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
Страницы: 1, 2, 3
