CC BY
87
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2001. Вып. 72.
концентрация взвешенных веществ в фугате:
Сф = - 0,061+0,203 ( Дфл+1 )+5,86 ( Дфл+1 )2 при R=0, 999.
Таким образом, применение интенсивной технологии обезвоживания осадков первичных отстойников позволяет получать кек влажностью не выше 83% и фугат с содержанием взвешенных веществ не более 0.8 г/л. Оптимальный расход флокулянтов 3-4 кг/т сухого вещества. При этом сокращается потребность в наполнителе при компостировании в 5-6 раз и уменьшается объем транспортных работ в 5 раз.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Вайсберг О.Я., Марцулевич И.А., Плазий В.И. Результаты обезвоживания осадков сточных вод свинокомплексов с применением флокулянтов. //Интенсификация технологических процессов в животноводстве Нечерноземной зоны РСФСР: Сб. научн. тр. - Л.: НИПТИМЭСХ НЗ. - 1989. - Вып. 55.
Получено 23.04.01
УДК 631.816
В.Н. АФАНАСЬЕВ, д-р техн. наук;
И.А. МАРЦУЛЕВИЧ
ГРАВИТАЦИОННОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ НАВОЗОСОДЕРЖАЩИХ СТОКОВ СВИНОКОМПЛЕКСОВ
Проведен анализ процессов разделения навоза на фильтрующих устройствах и отстойниках. Даны результаты производственной проверки радиальных отстойников
При гидравлических способах удаления навоза, широко применяемых на предприятиях по производству свинины и говядины, допускается значительное поступление воды в навоз. В результате
98
Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства в Северо-Западной зоне России.
этого влажность его существенно превышает критическую влажность, допустимую при ферментативной технологии производства удобрений.
Для снижения влажности исходного сырья для производства органических удобрений на первом этапе применяются различные методы и технические средства: фильтрующие машины (динамические фильтры, виброгрохоты, фильтрующие центрифуги, дуговые сита), отстойники (вертикального, радиального и горизонтального типа). В зависимости от исходной влажности навоза и конечных целей разделения эти методы и средства применяются отдельно или в совокупности в определенной последовательности.
Исходя из баланса материальных потоков при разделении навоза на фракции известного объема и влажности, масса жидкой фракции определяется по формуле [1]:
т
тих (Жисх - Wrne )
- W
(1)
где тж, тисх - масса жидкой фракции и исходного навоза; Wuac,Wme - влажность навоза, жидкой и твердой фракций.
Влажность жидкой фракции можно определить по формуле
W = тисхЖисх - mrneWrn, ж тисх - ттв
(2)
где m - масса твердой фракции.
Зная эффективность разделения навоза устройствами фильтрационного разделения, а также влажность твердой фракции (83-85%), определим массу твердой фракции по формуле
т
тв
тисх (100 - Жисх)f 100(100 - Жтв ) ’
(3)
где f- эффективность разделения навоза на фракции, %.
99
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2001. Вып. 72.
Исходный жидкий навоз сдержит в своем составе свыше 10 % крупных включений, в основном, кормовых остатков и механических примесей. Они препятствуют нормальной работе насосов и процессу транспортирования по трубам, внесению в почву дождевальными машинами. Одним из методов эффективного удаления крупных взвешенных веществ является вибрационное фильтрование. В жидкой фракции после фильтрования остается ещё достаточно большое количество взвешенных веществ. Это затрудняет неизбежное длительное хранение её вследствие образования осадка.
Исследованиями гранулометрического состава жидкой фракции свиного навоза с помощью набора сит установлено, что в нем содержится 97% частиц размером 0,375 мм и менее, в том числе 82% частиц размером 0,125 мм и меньше. Выделение взвешенных веществ из фильтрата осуществляется его отстаиванием.
Твердая частица навоза, находящаяся в жидкости, окружена гидратной оболочкой, толщина которой зависит от диаметра частицы. Обозначив толщину оболочки через х, найдем суммарный объем частицы [2]:
V
лР3
6
лй3 3
------х ,
6
(4)
где D - диаметр частицы с гидратной оболочкой,мм; D= х d; d - диаметр частицы, мм.
Если в жидкости находится n частиц, то общий объем всех частиц с гидратными оболочками (в м3):
V,
wd3 3
----пх ,
6
(5)
Количество частиц взвеси в единичном объеме:
П=Овв/Шч, (6)
где GBB -общая масса взвешенных веществ в единичном объеме жидкого навоза, кг/м3; тч - масса одной частицы, кг.
100
Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства в Северо-Западной зоне России.
Так как масса частицы, выраженная через ее объем и плотность тч = Уч р, то суммарный объем частиц с гидратными оболочками в единичном объеме жидкого навоза:
Vc = Gx3. (7)
Р
Приравняв суммарный объем частиц с гидратными оболочками к единичному объему жидкого навоза, нашли предельное значение массы взвешенных веществ в 1 м3 навоза, соответствующее прекращению процесса отстаивания:
G = 4, (8)
x
Для определения толщины гидратной оболочки провели гранулометрический анализ исходного навоза, а также жидкой фракции и осадка после ее отстаивания.
Анализ результатов исследований показал, что связанная влага распределяется между частицами пропорционально их суммарной поверхности: чем крупнее частица, тем тоньше гидратная оболочка. Согласно опытным данным влажность частиц размером 0,125 мм составила 94,3-95,4%, а 1,5 мм - 50,0-59,0%. В целом величина гидрат-ной оболочки в зависимости от размера частиц представлена на рис. 1.
К
0 0,25 0,5 0,75 1 1,25 d, мм
Рис.1. Зависимость относительной толщины гидратной оболочки К от среднего размера частиц d
101
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2001. Вып. 72.
Приняв средний размер частиц в осадке отстойника равной 0,25 мм, получим К = 2,4-2,5. Тогда, используя уравнение 8, получим
G = 1300 = 83,2 кг/м3, что соответствует влажности 91,7%.
2,53
При дальнейшем выдерживании осадка в отстойнике происходит разрыв гидратных оболочек и уплотнение взвешенных веществ. Однако вследствие высокой концентрации микрофлоры и ее активной жизнедеятельности происходит деструкция органических веществ с выделением газовых пузырьков. Это ограничивает время уплотнения в отстойниках до 4 часов и влажности осадка до 90%.
Результаты теоретических и лабораторных исследований реализованы в опытных образцах и серийно выпускаемых машинах и оборудовании. Для выделения взвешенных веществ из жидкой фракции навоза применяются отстойники различного типа. Слабым узлом всех отстойников является гидравлическая система выгрузки осадка, которая не обеспечивает его однородности и низкой влажности. На основе экспериментальных и теоретических исследований нами предложено использование механических систем удаления осадка
При реконструкции очистных сооружений на свинокомплексе на 108 тыс. голов в год «Восточный» Ленинградской области взамен вертикальных отстойников с гидравлической выгрузкой осадков построены два радиальных отстойника-сгустителя С-15М. Выгрузка осадка в этих отстойниках предусмотрена механическая с использованием скребковых устройств[3].
В процессе испытаний изменяли два фактора: производительность отстойника по исходной жидкой фракции и время уплотнения осадка, то есть промежуток времени от одной выгрузки до другой. Оценку процесса проводили по трем критериям: влажности выгружаемого осадка, эффективности выделения в осадок взвешенных веществ и концентрации взвешенных веществ в осветленной жидкости.
Обработку полученных данных проводили методом вариационного анализа с использованием компьютерной программы STATISTIKA.
Результаты обработки представлены на рис. 2 в виде двухмерных сечений поверхности отклика, характеризующие влажность
102
Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства в Северо-Западной зоне России.
выгружаемого осадка и эффективность выделения в осадок взвешенных веществ.
Рис. 2. Двухмерные сечения поверхностей отклика:
------------- влажность выгружаемого осадка, Woe, %;------- эффективность выделения в осадок взвешенных веществ, Э %
При этом параметры оптимизации после оценки значимости коэффициентов регрессии в зависимости от производительности отстойника и цикла уплотнения и выгрузки осадка описываются уравнениями регрессии второго порядка: влажность осадка:
W^ = 101,7601-4,744 Тц + 0,0124 Q Тц +0,422 Тц2 (9)
эффективность выделения в осадок взвешенных веществ:
Э = 130,34-19,884 Тц - 0,0054 Q2 + 0,213 Q Тц (10)
концентрация взвешенных веществ в осветленной жидкости: Сосв = 638,9714 + 105,88 Тц2 - 9,396 Q Тц + 0,222 Q2. (11)
103
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 2001. Вып. 72.
Параметры оптимального режима работы отстойника определяются назначением сооружений разделения жидкого навоза и методами дальнейшей обработки и использования получаемых фракций.
Если жидкая фракция после отстойника далее используется на орошение, ее чистота не имеет существенного значения и поэтому наиболее важным параметром оптимизации является влажность осадка, величина которой должна быть наименьшей, что уменьшает объем получаемого осадка и упрощает дальнейшую утилизацию. При этом оптимальный режим работы отстойника будет характеризоваться производительностью, равной 55 - 60 м3, циклом выгрузки осадка, равным 4,0 - 4,5 часа. Качественные показатели отстойника:
- влажность осадка - 92 - 93 %;
- эффективность выделения в осадок взвешенных веществ -78 - 80%;
- концентрация взвешенных веществ в осветленной жидкости - 900 - 1100 мг/л.
Если же жидкая фракция подвергается в дальнейшем биологической очистке, то концентрация взвешенных веществ в ней имеет существенное значение. Осадок же на такого рода сооружениях подвергается в дальнейшем дополнительному обезвоживанию (например, на центрифугах с использованием флокулянтов). Тогда оптимальный режим работы отстойника будет характеризоваться производительностью равной 75 - 80 м3, циклом выгрузки осадка равным 3,0 - 3,5 часа. Качественные показатели отстойника:
- влажность осадка - 93 - 94 %;
- эффективность выделения в осадок взвешенных веществ -85 - 88%;
- концентрация взвешенных веществ в осветленной жидкости - 600 - 800 мг/л.
Таким образом, предложенные формулы позволяют определить массу и влажность жидкой фракции при обезвоживании навоза на фильтрующих устройствах и отстойниках. Аналитические зависимости подтверждены результатами производственной проверки радиальных отстойников на свинокомплексе «Восточный» Ленинградской области, на основе которых определены оптимальные режимы работы отстойников.
104
Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства в Северо-Западной зоне России.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бацанов И.Н., Лукьяненков И.И. Уборка и утилизация навоза на свиноводческих комплексах. - М.: Россельхозиздат, 1977.
2. Марцулевич И.А. Определение объема осадочной зоны от-
стойника жидкого свиного навоза// Вопросы технологии, механизации, электрификации и автоматизации производства кормов и продуктов животноводства: Научные труды. - Вып. 26. - Л.:
НИПТИМЭСХ НЗ, 1978. - С. 70-73.
3. Афанасьев В.Н., Марцулевич И.А. Исследование процесса разделения навоза в радиальном отстойнике // «Технология и механизация заготовки кормов и работ на животноводческих фермах»: Сб. науч. тр. - Л.: НИПТИМЭСХ НЗ, 1979. - С. 74-77.
Получено 23.04.01.
УДК 631.371:621.311
Н.П. КОЗЛОВА, канд. техн. наук;
Н.В. МАКСИМОВ, канд. техн. наук
АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ И ПУТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СИСТЕМ ОБЕСПЕЧЕНИЯ МИКРОКЛИМАТА В ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ПОМЕЩЕНИЯХ
Приведен краткий анализ состояния вопроса и сформулированы требования к разработкам энергоэффективных технических средств для обеспечения экологически безопасной среды обитания на объектах по производству животноводческой продукции
В настоящее время в связи с наметившимся ростом объемов реконструкции и нового строительства появляется востребованность разработок по оптимизации систем обеспечения микроклимата (СОМ) животноводческих помещений.
105
