Обезвоживание птичьего помета перед его переработкой Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

35^»- Аграрный вестник Урала № 1 (107), 2013 г.

Инженерия

ОБЕЗВОЖИВАНИЕ ПТИЧЬЕГО ПОМЕТА ПЕРЕД ЕГО ПЕРЕРАБОТКОЙ

М. В. ЗАПЕВА ЛОВ, ||

кандидат технических наук, доцент,

А. М. БЕРДЫШЕВ, М ЛС/,поп „ * „

454080, г. Челябинск, пр. Ленина, д. 75; аспирант, тел ; 8 (351) 266.65.30;F

С. М. ЗАПЕВАЛОВ, ^ e-mail: [email protected], инженер, Челябинская государственная агроинженерная академия ^ [email protected]

Положительная рецензия представлена Ю. П. Пометуном, кандидатом технических наук, начальником Гостехнадзора по Челябинской области.

Помет домашней птицы в качестве удобрения применяется с давних времен. В нем содержатся все необходимые для роста и развития растений элементы питания в удобной для усвоения форме. Одновременно помет является благоприятной средой для развития множества видов микробов. При благоприятных для микроорганизмов условиях (влажность, температура) в одном грамме помета их содержание доходит до 1 млрд. Помимо полезных бактерий во влажном помете содержится большое количество болезнетворных микроорганизмов [1]. При современных условиях развития птицеводства, когда только от одной птицефабрики ежесуточный выход составляет 150-200 т, это становится угрозой для окружающей среды.

Основной помехой при утилизации и переработке бесподстилочного птичьего помета является его влажность. На выходе из птичника она составляет 65-75 %, при такой влажности помет представляет собой мажущуюся массу, которая прилипает к рабочим органам машин, что приводит к нарушению технологического процесса и невозможности его использования в качестве удобрения. С целью предотвращения протекания в помете не желательных процессов, и повышения эффективности при приготовлении органоминерального удобрения, либо выработке электрической и тепловой энергии, его целесообразно обезводить.

Анализ существующих технологий обезвоживания отходов птицеводства и животноводства показывает, что одним из эффективных способов является сушка с использованием СВЧ. Процесс сушки связанный с применением СВЧ-энергии основан на поглощении образцом мощности облучающей волны. Частота колебаний сверхвысокочастотного электромагнитного поля близка к резонансной частоте молекул воды, содержащейся в обрабатываемом материале [2]. Сушку помета следует производить при температурах ниже, чем температура кипения воды. В этом случае, под воздействием СВЧ волн вода, содержащаяся внутри массы помета, дифундирует во внешние, более сухие слои. На поверхности помета образуется как парогазовый, так и пленочный слой жидкости, удаление которого путем обдува сухим воздухом существенно увеличивает эффективность сушки.

Цель и методика исследований.

Целью настоящей работы является высушивание птичьего помета до влажности 20-25% с наименьшими затратами энергии.

Основной задачей исследований является оценка динамики потери влаги и затрат энергии при сушке птичьего помета с использованием СВЧ.

Результаты исследований.

Для решения поставленной задачи проводились сравнительные экспериментальные исследования на СВЧ сушилке мощностью 7,5 кВт. Сушке были подвергнуты две партии птичьего помета массой по 10 кг каждая. Первая партия включала бесподстилочный птичий помет с исходной влажностью 75 %, вторая партия состояла из смеси 85 % бесподстилочного птичьего помета с 15 % торфа. Добавление в помет торфа влажностью 12-14 % позволило снизить начальную его влажность до 67 %. В результате смешивания помета с торфом происходило образование комочков размером 20-40 мм, что дает предположение о значительном увеличении площади испарения. Кроме того, при смешивании с торфом помет переходит из коллоидного состояния в капиллярно-пористое коллоидное, а это способствует значительному увеличению коэффициента конвективной диффузии.

Сушка проводилась в течение одного часа с контролем веса образцов через 10, 20, 30 мин. После 30 мин прогрева проводились замеры температуры поверхности образцов с помощью тепловизора. На графике (рис. 1) представлены изменения влажности образцов в процессе сушки.

По результатам эксперимента видно, что образец № 2, смесь помета с торфом, теряет влагу значительно интенсивней, чем образец № 1. За один час сушки влажность снизилась с 67 до 22 %. За это же время, при одинаковых затратах энергии, образец № 1 изменил влажность с 7 до 50 %

На рис. 2 и 3 представлены графики распределения температуры по поверхности исследуемых образцов. Среднее значение температуры образца № 1 составляет 63,6 °С, при этом максимальная температура разогрева — 79,2 °С, в то время как среднее значение температуры разогрева образца № 2 составляет 82,6 °С, а максимальная температура поверхности — 100,7 °С. Так же было установлено, что при сушке образца № 1 масса помета комкуется неравномерными, достаточно крупными кусками, в то время как фракционный состав образца № 2 оставался практически неизменным. Количество выпариваемой из помета воды определялось по формуле [3]:

Атв = т^гц -п2(1 -ПД!-П2)-1],

где т} — масса помета перед сушкой, кг;

П1 и п2 — относительная влажность помета до и после сушки, %.

www.m-avu. narod. ru www. a vu.usaca. ru

5555'- Аграрный вестник Урала № 1 (107), 2013 г. —

Инженерия Д7

Изменение влажности образцов от времени сушки

Минимум: 65,7 °С Максимум: 100,7 °С Среднее значение: 82,6 °С

Рисунок 3

График распределения температуры при сушке на поверхности образца № 2

Ат„

= 0,58

Если п. = 0,67 % и п2 = 0,22 %, то

1 2 т>1 .

Следовательно, из одной тонны смеси помета с торфом выпариться Атв = 580 кг воды. Согласно проведенным экспериментам, источник СВЧ излучения мощностью Р = 7,5 кВт способен за час испарить массу воды Атв = 12,4 кг. По результатам расчетов следует, что для высушивания 1 т смеси помета с торфом влажностью 67 %, до влажности 22 % потребуется 351 кВтч электроэнергии.

Обезвоженный помет целесообразно применять для приготовления эффективного органоминераль-

Рисунок 2

График распределения температуры при сушке на поверхности образца № 1

ного удобрения, путем смешивания с минеральными компонентами содержащие необходимые для роста и развития растений питательные вещества, либо подвергнуть дальнейшему брикетированию. Полученные брикеты является материалом для выработки в газогенераторах горючего газа, который используется дизель-электростанцией. По данным группы компаний «Адаптика» из одной тонны такого топлива можно получить от 900 до 1200 кВтч электроэнергии. Расчеты показывают, что для получения 1 т топлива для дизель-электростанции необходимо затратить для СВЧ-сушки 450-460 кВтч и порядка 200-250 кВтч для работы другого оборудования линии (смеситель, брикетер, транспортеры и т. п.). То есть при выработке из 1 т брикетированного помета 900 кВтч электроэнергии, примерно 200 кВтч можно будет потратить на другие внутрихозяйственные нужды.

Выводы.

Сушку бесподстилочного помета с использованием СВЧ целесообразно проводить после предварительного его смешивания с влагоемкими материалами, например торфом, в результате чего процесс сушки становится более эффективным. Обезвоженный птичий помет поступает на приготовление органоминерального удобрения либо на сжигание с получением электрической, тепловой энергии и золы, которая используется для приготовления органоминерального удобрения.

Литература

1. Лысенко В. П. Переработка отходов птицеводства. Сергиев посад, 1998. 151 с.

2. Лыков А. В. Теория сушки : учебное пособие для втузов, изд. 2-е перераб. и доп. М. : Энергия, 1968. с. 242.

3. Диденко А. Н. СВЧ — энергетика теория и практика. М. : Наука, 2003.

www.m-avu.narod.ru м/м/м/, avu.usaca.ru