ПРЕСС-ГРАНУЛЯТОР- ОБЕЗЗАРАЖИВАТЕЛЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГРАНУЛ И БРИКЕТОВ ИЗ ПОДСТИЛОЧНОГО НАВОЗА Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

13-

Вестник РГАТУ, № 2 (38), 2018

УДК 631.861

ПРЕСС-ГРАНУЛЯТОР-ОБЕЗЗАРАЖИВАТЕЛЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГРАНУЛ И БРИКЕТОВ

ИЗ ПОДСТИЛОЧНОГО НАВОЗА

ГУРЬЯНОВ Дмитрий Валерьевич, канд. техн. наук, доцент кафедры агроинженерии и электроэнергетики, [email protected]

ХМЫРОВ Виктор Дмитриевич, д-р техн. наук, профессор кафедры технологических процессов и техносферной безопасности, [email protected].

ГРЕБЕННИКОВА Татьяна Владимировна, аспирант, [email protected] ФГБОУ ВО Мичуринский государственный аграрный университет

МУРОГ Игорь Александрович, д-р техн. наук., профессор, директор Рязанского института (филиала) Университета машиностроения (МАМИ), [email protected]

НЕФЕДОВ Борис Александрович, д-р техн. наук, профессор, профессор кафедры управления, Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева, b.a.nefedof@ mail.ru

Целью исследований является разработка конструкции и обоснование параметров пресс-гранулятора-обеззараживателя для изготовления гранул и брикетов из подстилочного навоза и помета. Животноводство и птицеводство - отрасли сельскохозяйственного производства, которые обеспечивают население продуктами питания (мясо, молоко, яйцо) и легкую и перерабатывающую промышленности сырьем (перо и отходы от забоя птицы) и животными. Наряду с этим от птицефабрик получается вторичное сырье - помет. За сутки содержания птицы в клетках при поголовье 500 тысяч кур выход помета составляет 125 тонн. Утилизация навоза и помета - важная задача сельскохозяйственного производства. В настоящее время существуют способы утилизации навоза и помета: вывоз помета на поля, компостирование в буртах и биореакторах, переработка помета на корм скоту, биоэнергетические методы и инновационные технологии утилизации, вермикуль-тура и рыбоводно-биологические пруды. Полученный навоза и помет необходимо обеззараживать и использовать как органическое удобрение или корм животным. При хранении навоза и помета в хранилищах или буртах в них протекает мезофильный процесс разложения. В процессе разложения в атмосферу выделяется огромное количество биологического газа: сероводорода, аммиака, водорода, метана и других вредных веществ. При смыве дождевыми и талыми водами навоза и помета в водоёмы происходит загрязнение прудов и рек. Таким образом навоз и помет наносят большой ущерб экологии окружающей среды. Навоз и помет являются одними из компонентов для производства органических удобрений. Органические удобрения из навоза и помета можно получать при переработке в аэрационных цехах, биореакторах, в буртах и в пресс-грануляторах. Для получения высококачественных экологически чистых органических удобрений перед переработкой помет необходимо обеззараживать от грибов, микробиоты, болезнетворных бактерий и гельминтов. Для этой цели предлагается конструкция пресс-гранулятора-обеззараживателя подстилочного навоза и помета. Объект исследования - пресс-гранулятор-обеззараживатель. В процессе его работы обеззараживание органической массы происходит в загрузочном бункере, где между электродами создаётся электрическое поле, уничтожающее болезнетворные бактерии и гельминты. Органическая масса транспортируется шнеком в камеру прессования и за счет трения о стенки камеры нагревается до 1000 С. Исследование температурного профиля на поверхности камеры прессования проводили с помощью тепловизора, а результаты измерения температуры поверхности обрабатывали на ЭВМ. Выявлено, что при температуре поверхности камеры прессования 90РС в полученных гранулах и брикетах погибают болезнетворные бактерии, грибы, гельминты, а семена сорных растений теряют всхожесть.

Ключевые слова: подстилочный навоз, помет птицы, гранулирование, температурный режим при гранулировании

Введение

Отрасли животноводства и птицеводства сельского хозяйства производят продукты питания для человека - мясо, молоко, яйца, и сырье для перерабатывающей промышленности. Вторичные материалы - шкуры животных, шерсть, кости и глав-

ные компоненты для производства органических удобрений: навоз и помет. Все отходы сельскохозяйственного производства: подстилочный навоз крупного рогатого скота, свиней, овец, помет птицы, дефекат, солома зерновых, крупяных культур, ботва сахарной свёклы, овощных культур должны

© Гурьянов Д. В., Хмыров В. Д., Гребенникова Т. В., Мурог И. А., Нефедов Б. А., 2018 г.

Технические науки

складываться в хранилищах, затем измельчаться до 5-10 мм и перерабатываться в органические удобрения [1]. Использование подстилочного навоза, помета и других сельскохозяйственных отходов в качестве органических удобрений в первоначальном виде недопустимо, так как они негативно влияют на окружающую среду, загрязняя водоемы, почву, атмосферу.

Кроме того, в непереработанных отходах присутствуют болезнетворные бактерии, грибы, микробы и гельминты, которые содержатся на растениях и при поедании животными растений попадают в организмы животных. При внесении в почву свежего подстилочного навоза, помета и других сельскохозяйственных отходов в первый год в почве будет протекать биотермический процесс разложения, будет нагреваться корневая часть растений, что пагубно влияет на развитие растений.

Поэтому все сельскохозяйственные отходы необходимо перерабатывать в экологически чистые высококачественные органические удобрения. В настоящее время существуют технологии переработки органических отходов в аэрационных цехах, биореакторах, но эти технологии требуют больших капитальных затрат для строительства. Применение пресс-гранулятора обеззараживате-ля позволяет сократить погрузочно-разгрузочные работы в технологическом процессе и получить гранулированное органическое удобрение в виде гранул влажностью 6%, диаметром гранул 10 мм, длиной от 10 до 40 мм. Такие гранулированные удобрения не слеживаются, имеют высокую подвижность, способны транспортироваться по трубам, желобам самотеком за счет гравитационных сил. Гранулированные органические удобрения можно вносить как по поверхности поля, так и при посадке картофеля и других овощных культур в проделанные борозды в зону корневой части. Такое внесение сокращает норму внесения органических удобрений на гектар и улучшает рост и развитие растений.

Методика исследований

Отходы сельскохозяйственного производства представляют большой энергетический потенциал в повышении урожайности и улучшении структуры почвы. Основными компонентами производства органических удобрений являются подстилочный навоз крупного рогатого скота, свиней, овец и птицы.

Применение только минеральных удобрений приводит к снижению количества гумуса в почве; кроме того, минеральные удобрения накапливают в почве вредные вещества - тяжелые металлы, радиактивный стронций. Органические удобрения очищают почву от гербицидов и пестицидов, являются полным удобрением, содержащим азот, фосфор и калий.

Существующие технологии и технические средства для переработки отходов в органические удобрения в буртах, аэрационных цехах и биореакторах требуют больших капитальных затрат на их строительство. Существующие технологии при переработке подстилочного навоза и куриного по-

мета имеют ряд недостатков:

- приготовленное органическое удобрение имеет большой объем, что требует дополнительных операций на погрузку и складирование;

- требуются большие материальные затраты на строительство аэрационных цехов и биоферментаторов;

- большая энергоемкость и металлоемкость технологий.

В связи с этим предлагается техническое средство, которое подстилочный навоз и помет птицы превращает в высококачественное экологически чистое органическое удобрение с последующим получением гранул и брикетов (рис. 1).

__Л. К- 5 б

/ 7

\ V1- Ж \ V.

\ \\л_

\\ 9

Рис. 1 - Пресс-гранулятор-обеззараживатель подстилочного навоза и помета

Пресс для изготовления гранул и брикетов из подстилочного навоза содержащит раму 1, на которой установлены электропривод с редуктором 2, загрузочный бункер 4 с дозатором 3, шнек с меняющимся шагом спирали 5, насадку 7 для формовки брикетов, камеру прессования 6 с дренажными отверстиями 8, противорежущую пластину 10 и нож 9. Противорежущая пластина с ножом для измельчения навоза установлена перед камерой прессования на валу шнека, а после камеры прессования расположена насадка для формовки гранул и брикетов. В загрузочном бункере 4 установлены пластины-электроды 12, подключенные к источнику питания 11 через электроподвод 13, которые создают электрическое поле в органической массе, что позволяет обеззараживать подстилочный навоз и получать экологически чистые гранулы и брикеты. Пластины-электроды 12 установлены на изоляторах 14 [2].

Пресс для изготовления брикетов из подстилочного навоза работает следующим образом.

Измельченный подстилочный навоз влажностью 50-55% загружается в загрузочный бункер 4, где посредством пластин-электродов 12, установленных на изоляторах 14 через электроподвод 13 от источника питания 11, происходит его обеззараживание электрическим полем. Далее через дозатор 3 навоз поступает в камеру прессования 6, где шнеком 5 подается на измельчение ножом 9 относительно противорежущей пластины 10, затем в камеру прессования 6 и насадку для формовки гранул и брикетов 7. Удаление влаги происходит через дренажные отверстия 8. В зоне прессова-

Вестник РГАТУ, № 2 (38), 2018

ния подстилочный навоз нагревается до 100°С, в результате чего происходит его обеззараживание.

Изготовленные гранулы и брикеты, пройдя обеззараживание в загрузочном бункере за счет создания электрического поля в органической

массе и нагрева до 100°С в камере прессования, получаются экологически чистыми и не содержат грибов, болезнетворных бактерий, гельминтов и семян сорных растений.

1 - тепловизор TESTO 871-1; 2 - камера прессования Рис. 2 - Тепловизор TESTO 871-1 и камера прессования органической массы

Рис. 3 - Исследование температурных режимов в камере прессования подстилочного навоза

Результаты исследований

Полученные результаты измерения температурного профиля процесса обеззараживания и гранулирования подстилочного навоза и куриного помета представлены на рисунке 4.

ся экологически чистые гранулы и брикеты, которые не содержат болезнетворных бактерий, грибов, гельминтов и семян сорных растений.

Заключение Разработанная конструкция пресс-гранулятора-обеззараживателя позволяет перерабатывать подстилочный навоз и помет, прошедшие мезофиль-ный процесс, в экологически чистое органическое удобрение. Получаются гранулы влажностью 6% и длиной 10-40 мм, их можно вносить не только по поверхности поля, но и в зону корневой части растений при посадке и посеве зерновых и овощных культур.

Список литературы

1. Гурьянов, Д.В. Исследование физико-механических свойств гранулированного органического удобрения из подстилочного овечьего навоза / Д.В. Гурьянов, В.Д. Хмыров, Т.В. Гребенникова, П.Ю. Хатунцев // Вестник Мичуринского ГАУ - №1. - 2017. - с. 145-149.

2. Хмыров В.Д. Пресс для изготовления брикетов из подстилочного навоза [Текст] / Гурьянова Ю.В., Труфанов Б.С., В.Б. Куденко, Гребенни-

а - зона загрузки сырья, б - зона камеры прессования

Рис. 4 - Температурный профиль на поверхности камеры прессования

Из графика видно, что температура поверхности камеры прессования повышается до 90 0С, а температура органической массы внутри камеры прессования повышается до 100 0С [3]. Получают-

Технические науки

кова Т.В.// Патент на полезную модель № 157256 18.3.15, № заявки 2015109500

3. Хмыров, В.Д. Пресс по изготовлению бри-

кетов из подстилочного навоза для выращивания рассады / В.Д. Хмыров, Т.В. Гребенникова // Вестник ВНИИМЖ. - 2015. - №4(20). - С. 153-155.

THE PELLET MILL-DISINFECTING THE MANUFACTURE OF PELLETS AND BRIQUETTES

FROM LITTER MANURE

Guryanov Dmitry V., candidate of technical Sciences, associate Professor of Agroengineering and power engineering, [email protected]

Hmyrov Victor D., doctor of engineering. Professor of the Department of technological processes and technosphere safety, fsbei, [email protected]

Grebennikova Tatyana V., post-graduate student, [email protected] Michurinsk state agrarian University,

Murog Igor Al., doctor of technical sciences, Professor, Director of the Ryazan Institute (branch) of the Moscow Polytechnic University, [email protected]

Nefedov Boris A., Professor, Professor of management Department, Russian state agrarian University -MTAA named after K. A. Timiryazev, [email protected]

The purpose of research is to develop the design and justification of the parameters of the pellet press-disinfector for the manufacture of pellets and briquettes from litter and manure. Livestock and poultry-agricultural industries that provide the population with food (meat, milk, egg) and light and processing industry raw materials (feather and waste from the slaughter of poultry) and animals.Along with this, the secondary raw material of the litter is obtained from the poultry farm. During the day of poultry keeping in cages with a population of 500 thousand chickens, the yield of litter is 125 tons. Manure and litter disposal is an important task of agricultural production. Currently, there are methods of manure and manure disposal, removal of manure to the fields, composting in the workshops of burts and bioreactors. Processing of litter for animal feed, bioenergy methods and innovative technologies of utilization, vermiculture and fish-breeding and biological ponds. The resulting manure and litter must be disinfected and used as organic fertilizer or animal feed. During the storage of manure in storage or clamps it flows mesophilic process of decomposition. In the process of its decomposition into the atmosphere released a huge amount of biological gas, hydrogen sulfide, ammonia, hydrogen, methane and other harmful substances. When the wash of rain and melt water manure and litter in the ponds is pollution of ponds and rivers. Thus, manure and litter causes great damage to the ecological system of the environment. Manure and manure is one of the components for the production of organic fertilizers. Organic fertilizer from manure and litter can be obtained in the processing in the aeration bioreactors shops in clamps and in the press granulators. To obtain high-quality organic fertilizers, it is necessary to disinfect manure from fungi, microbiota, pathogenic bacteria and helminths before processing. For this purpose it is proposed to design a press-granulator-postirochnaja disinfecting of manure.Object of research: pellet press-decontamination. In the process of operation of the press-granulator-decontamination of organic mass disinfection is observed in the loading hopper, where an electric field is created between the electrodes, destroying pathogenic bacteria and helminths. The organic mass is transported by a screw to the pressing chamber and by friction against the chamber wall is heated to 1000 C. the Study of the temperature profile on the surface of the pressing chamber was carried out using a thermal imager, and the results of the surface temperature was recorded using a computer program. It was revealed that at the surface temperature of the compression chamber 90 ° C in the obtained granules and briquettes, pathogenic bacteria, fungi, helminths and weed seeds lose germination.

Key words: litter manure, poultry manure, granulation, temperature regime during granulation

Literatura

1.Gur'yanov, D.V. Issledovanie fiziko-mekhanicheskih svojstvgranulirovannogo organicheskogo udobreniya iz podstilochnogo ovech'ego navoza /D.V. Gur'yanov, V.D. Hmyrov, T.V. Grebennikova, P.YU. Hatuncev // Vestnik Michurinskogo GAU - №1. - 2017. - s. 145-149.

2. Hmyrov, V.D. Press dlya izgotovleniya briketov iz podstilochnogo navoza [Tekst] / Gur'yanova YU.V., Trufanov B.S., V.B. Kudenko, Grebennikova T.V.//Patentna poleznuyu model'№ 157256 18.3.15, № zayavki 2015109500

3. Hmyrov, V.D. Press po izgotovleniyu briketov iz podstilochnogo navoza dlya vyrashchivaniya rassady / V.D. Hmyrov, T.V. Grebennikova //Vestnik VNIIMZH. - 2015. - №4(20). - S. 153-155.