|
Подготовка и использование жидкого навозаПодготовка и использование жидкого навозаТаблица 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 подается в навозоприемник 2 (рис ), где он смешивается с жижей и фекальным насосом перекачивается в мерный резервуар. Отсюда масса идет в распределительный бак сырого навоза, установленный на втором этаже насосной № 2. Из него самотеком поступает в бродильные камеры 13 и 18. Сброженная масса самотеком поступает в открытое навозохранилище. Из навозохранилища готовый жидкий навоз вывозят на поля жижерасбрасываетелями. Полученный в результате брожения газ собирается в верхней части бродильных камер и по трубопроводу поступает в газгольдер, проходя по пути через бак мокрой сероочистки (для освобождения от сероводорода). Давление в газгольдере - 300 - 400 мм вод. ст. из газгольдера газ, по мере надобности, подается потребителям. 1. Конструкционный расчет менантенка. Самым важным элементом биогазовой установки является менантенк. От его конструкции зависит производительность и экономическая эффективность всей установки. Анализ форм менантенков. А) Овальная. Достоинства: наилучшие условия для перемешивания и отвода осадков, разрушения плавающей корки. Недостатки: высокая стоимость изготовления. Б) Цилиндрическо-коническая. Достоинства: обеспечивает удаление сверху корки, снизу - отстоявшегося субстрата (шлама) Материалы: сталь, пластмасса, бетон. В) Цилиндрическая. Достоинства: простая технологичность изготовления. Недостатки: условия для перемешивания тока жидкости менее благоприятно, требуют значительных удельных затрат энергии. Г) Наклонно-горизонтальное расположение цилиндрического менантенка. Достоинства: наклонное расположение облегчает стекание шлама к выгрузному отверстию, лучше заполнение, перемешивание. Недостатки: подземное расположение камеры сбраживания ухудшает теплотехнические показатели. Материалы: листовая сталь. Д) Горизонтальное расположение цилиндрического менантенка. Достоинства: позволяет сбраживать большое количество субстрата, экономия затрат, удобство разрушения корки. Недостатки: процесс брожения протекает стихийно, бесконтрольно, значительная продолжительность сбраживания. Принимаем для проекта цилиндрическо-коническую форму менантенка. Габаритные размеры реактора определяем, исходя из его емкости. Для теплоизоляции применяем маты из стеклянного штапельного волокна. Материалом для изготовления основного корпуса - листовая сталь. И, в заключение, отмечу: Учитывая перспективность анаэробной обработки отходов животноводства, во Всесоюзном Научно-Исследовательском Конструкторском и Проектно-технологическом Институте Органических Удобрений и Торфа (ВНИПТИОУ) в 1985 - 1988 гг. изучали влияние различных условий ферментации на свойства навоза КРС, а также эффективность применения сброженного навоза в качестве органического удобрения. Выводы: 1) В результате анаэробной переработки общее содержание основных биогенных и гумусообразующих веществ в навозе КРС не претерпевало заметных изменений. В месте с тем метангенерация сопровождалась специфическими изменениями в содержании аммонийного азота, углерода, сухого органического вещества, аминокислот и жирных летучих кислот. 2) Анаэробная переработка бесподстилочного навоза обеспечивала эффективное обеззараживание его от семян сорных растений, яиц гельминтов. 3) В процессе метановой ферментации отмечалось улучшение Страницы: 1, 2 |
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
Рефераты бесплатно, реферат бесплатно, сочинения, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты, рефераты скачать, рефераты на тему, курсовые, дипломы, научные работы и многое другое. |
||
При использовании материалов - ссылка на сайт обязательна. |