Механизация обработки навоза

10.11.2014

Применение различных технологий содержания животных в фермерских хозяйствах Дании обусловило получение как жидких, так и твердых отходов в виде жидкого, полужидкого, твердого навоза, а также сточных вод. Поиску безопасных для здоровья населения и не загрязняющих окружающую среду способов их использования уделяют здесь особое внимание в связи с высокой плотностью населения, высоко развитой промышленностью и интенсивным сельским хозяйством К используемым отходам животноводства предъявляют требования» выполнение которых обеспечивает охрану окружающей среды от загрязнения они не должны содержать семена сорняков, яйца и личинки гельминтов, патогенную микрофлору.
В связи с изложенным, технологии, применяемые для подготовки навоза к использованию в качестве удобрения, с одной стороны обеспечивают максимальную сохранность питательных веществ в навозе, а с другой -необходимую степень очистки от указанных загрязнений в целях обеспечения охраны окружающей среды. Применяют различные технологии подготовки навоза. Для обработки полужидкого, жидкого, твердого навоза и навозосодержащих сточных вод используют два вида биологических процессов: аэробные, в которых микроорганизмы потребляют кислород воздуха, и анаэробные, в которых микроорганизмы не имеют доступа к кислороду (рис. 11.9).

Механизация обработки навоза

При выборе между аэробными и анаэробными процессами обычно склоняются в сторону первых, так как они более надежны, стабильны, лучше изучены. Однако при анаэробном сбраживании органических материалов потери органического вещества и элементов питания растений минимальны. В то же время длительность процесса компостирования на площадках в уплотненных или укрытых штабелях составляет 6...8 месяцев, что приводит к дополнительным затратам на строительство специализированных площадок или сооружений.
Твердофазному аэробному сбраживанию подвергают подстилочный навоз влажностью 60...70 % и менее, жидкофазной ферментации -полужидкий (влажностью 88...92 %), жидкий (влажностью свыше 92 до 97 %) навоз и навозные стоки влажностью свыше 97 %.
Приготовление компостов. Технология включает в себя операции укладки подстилочного навоза в штабели (бурты) и аэробную ферментацию его на площадках компостирования в компостных рядах и штабелях.
Компостные ряды укладывают с помощью различных погрузчиков. Ряды имеют в сечении форму трапеции, верхнее основание которой выполнено овальным. Их ширина составляет 3,0...3,5 м, высота - около трех метров, длина - 50...60 м и более, расстояние между рядами - 1,0...2,0 м. Компостные ряды укладывают на бетонированной площадке (иногда на обычном грунте). Хранят подстилочный навоз в компостных рядах шесть месяцев без всякого вмешательства, или однократно переворачивания его. Переворачивают материал в кучах для его аэрации, уменьшения размера частиц и с тем, чтобы весь материал подвергся действию высоких температур в термофильной стадии процесса компостирования. Последнее достигается перемещением наружных слоев кучи в ее середину. Переворачивают кучи навесными тракторными погрузчиками. Кроме подстилочного навоза в компостных рядах обрабатывают органические твердые бытовые отходы (ТБО), которые также используют в качестве органического удобрения.
Штабели формируют на площадках компостирования рядом с фермой. Длина штабеля равна длине площадки, а поперечное сечение представляет собой трапецию с основаниями 2,0-2,5 м и высотой не более 2 м.
Укладывают штабели рыхло, что обеспечивает протекание биотермических процессов путем аэробной ферментации. Ферментация протекает при температуре в штабеле, равной 55...60 °С, обеспечивающей обеззараживание навоза. Однако указанная температура поддерживается не во всем объеме штабеля. Наружные поверхности его оказываются охлажденными за счет воздухообмена с окружающей средой. В связи с этим проводят перебивку штабелей навесными тракторными погрузчиками. Полученный компост используют в качестве органического удобрения.
Получение биогаза и органических удобрений. Для производства биогаза используют в основном жидкий свиной навоз. Технология получения биогаза включает следующие операции: предварительную обработку и подачу навоза в реактор; микробиологическое сбраживание навоза; отбор, накопление и использование биогаза; сбор, хранение и обработку шлама (рис. 11.10).
В Дании для переработки навоза и других отходов применяют технологию Biorek, разработанную фирмой Bioscan. По технологии Biorek перерабатывают отходы животноводства, пищевой и фармацевтической промышленности, а также других производств, отходы которых, содержат большое количество органических веществ.
Механизация обработки навоза

Примером реализации этой технологии является установка Blaabjerg Biogas А.m.b.а. (рис. 11.11).
Механизация обработки навоза

Установка обеспечивает переработку навоза (252 т) и других органических отходов (83 т) в количестве 335 тонн в сутки. При этом производство биогаза составляет 3,1 млн. м3 в год.
Биогазовая установка включает в себя: два анаэробных ферментатора (ректора) общей емкостью 5000 м3; газгольдер на 4000 м3; хранилища для навоза и других органических отходов, две цистерны емкостью 40 м3 для транспортирования биомассы. Стоимость сооружения составляет 220,0 млн. руб.
Процесс переработки органических отходов в биогаз представлен на схеме (рис. 11.12).
Механизация обработки навоза

Базовым элементом технологии производства биогаза является анаэробный ферментатор (реактор) (рис. 11.13, а), в котором происходит термофильное сбраживание органических отходов с получением биогаза и шлама. Сбраживают биомассу при температуре 53,5 °С в течение восьми часов. В процессе ферментации получают биогаз, включающий в себя 52...85 % метана, 14...18 % углекислого газа, 0,6...7,5 % азота, до 5 % водорода, до 2,1 % окиси углерода, до 5,5 % сероводорода и незначительное количество кислорода.
Механизация обработки навоза

Полученный биогаз очищают от сероводорода и направляют в газгольдер. При этом часть биогаза направляют на получение теплоты, используемой на технологические нужды, а оставшийся - в двигатель внутреннего сгорания, работающий на газе. Двигатель обеспечивает привод генератора, вырабатывающего электрическую энергию (рис. 11.13, б).
Полученную электроэнергию используют для электропривода насосов, а избыток ее продают в общую электросеть.
Биошлам в основном используют в качестве органического удобрения, однако часть его подают на ультрафильтры (рис. 11.13, в), снабженные мембранами с большим внутренним диаметром, позволяющими разделять жидкость с высокой концентрацией взвешенных веществ. Полученный при фильтровании концентрированный продукт, обогащенный микроорганизмами, направляют в ферментатор. Это обеспечивает увеличение нагрузки на реактор и стабилизацию технологического процесса. Фильтрат после ультрафильтрования, содержащий растворимые соли, в частности аммиака, подают в дистиллятор, где разделяют на два продукта: дистиллят, обогащенный относительно более летучими компонентами, и остаток - кубовую жидкость, содержащую высококипящие компоненты. Продуктом дистилляции являются аммиачная вода или соли аммиака. Последнее достигается путем адсорбции и концентрации минеральных солей. Обрабатывая кубовую жидкость в установках с использованием обратного осмоса, получают чистую воду и РК-концентрат. Воду используют в технологическом процессе, в частности в водяной рубашке биореакторов, а РК-концентрат - в качестве удобрения.
Таким образом, технология Biorek не использует воду и энергию, а получает их при обработке сырья. К другим преимуществам рассматриваемой технологии относят: производство экологически безопасных органических удобрений, прошедших биотермическую обработку; улавливание всех дур-нопахнущих и загрязняющих окружающую среду веществ; герметичность процесса, разрушение большинства неприятнопахнущих и вредных веществ.
Фирма Bioscan предлагает и другие установки, в частности Linkogas А.m.b.а. (рис. 11.14).
Механизация обработки навоза

Установка обеспечивает переработку 410 т навоза и 137 т других органических отходов в сутки. При этом производство биогаза составляет 5,7 млн. м3 в год. Биогазовая установка включает в себя: три анаэробных ферментатора объемом 2400 м3 каждый; газгольдер на 5000 м3; хранилища для навоза и других органических отходов; три цистерны для транспортирования биомассы емкостью 20 м3 каждая. Стоимость комплекта составляет 218,0 млн. руб.
Перерабатывают органические отходы в биогаз здесь также в термофильном режиме при температуре 53 °С. Полученный биогаз используют для производства теплоты и электроэнергии. Сброженный продукт (шлам) продают на удобрительные цели.