Организация переработки навоза в Алейском районе Алтайского края

Министерство образования  и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный  технический университет

 им. И.И. Ползунова» 

Кафедра химической техники  и инженерной экологии

 

 

 

                                                             Курсовой проект защищен с оценкой                  

 

 

 

Пояснительная записка к  курсовому проекту

«Организация переработки навоза в Алейском районе

 Алтайского края»   

 

КП 280201.16.000 ПЗ

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент гр. ООС-71                                                             Фандеева Ю.А.

Нормоконтролер:                                                                                     Бельдеева Л.Н.

 

 

 

 

Барнаул 2011 

Оглавление

ВЕДЕНИЕ 3

1 СПОСОБЫ  ПЕРЕРАБОТКИ НАВОЗА 4

1.1 Анализ способов и средств переработки жидкого навоза 4

1.1.1 Естественный способ разделения жидкого навоза 4

1.1.2 Механические способы разделения навоза 7

1.1.3 Очистка жидкой фракции от взвешенных частиц 14

1.2 Переработка навоза, как биологически разлагающихся отходов 17

1.2.1 Аэробные методы переработки биологически разлагаемых отходов –компостирование 17

1.2.2 Организация навозохранилищ 24

1.2.3 Анаэробные процессы и производство биогаза 30

2 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АЛЕЙСКОМ РАЙОНЕ 35

2.1 Общая характеристика Алейского района 35

2.2 Сельское хозяйство 40

2.3 Благоустройство, озеленение территории, вывоз мусора, бытовых отходов 43

3 ОРГАНИЗАЦИЯ ПЕРЕРАБОТКИ НАВОЗА КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА МЕТОДОМ КОМПОСТИРОВАНИЯ 45

3.1 Описание технологической схема 45

3.2 Расчет основных характеристик биореактора 48

3.3 Выбор вспомогательного оборудования 49

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 51

 

 

ВЕДЕНИЕ

В настоящее время как  у нас в стране, так и за рубежом  имеется множество технологий переработки и использования навоза. После переработки навоз используется в качестве органического удобрения, из него получают кормовые дрожжи, биогаз, жидкое топливо, используют в качестве добавок в корм животным, на навозе выращивают червей, мух, ряску, сальвинию, хлореллу, на гидропонике выращивают зерновые культуры и т.д.  

Изобилие технологий вызывает различные мнения среди ученых и  практиков о применении навоза. Но все же большинство ученых придерживается единого мнения, что навоз необходимо после переработки использовать в качестве удобрения, так как он не только повышает содержание гумуса в почве, но и существенно улучшает ее физико-химические свойства, увеличивает запас питательных веществ, снижает кислотность, повышает содержание поглощенных оснований, поглотительную способность и буферность, влагоемкость, скважность и водопроницаемость, обогащает почву микрофлорой, усиливает биологическую активность и выделение углекислоты, уменьшает сопротивление при обработке [1]. 

1 СПОСОБЫ ПЕРЕРАБОТКИ НАВОЗА

1. Анализ способов и средств переработки жидкого навоза

Понятие переработка бесподстилочного (жидкого) навоза включает следующие технологические операции: разделение, обеззараживание и очистка жидкой фракции от взвешенных частиц.

Для разделения жидкого навоза используют: естественный, механический и термический способы (рисунок 1) [1].

Рисунок 1 – Способы разделения жидкого навоза.

1. Естественный способ разделения жидкого навоза

При естественном способе  разделения выделение твердых частиц происходит за счет силы тяжести и  разности плотностей жидкой и твердой  фракций в отстойниках, бункере-накопителе или контейнере.

Для естественного разделения навоза влажностью более 90 % применяют  горизонтальные, вертикальные и радиальные отстойники.

Используют горизонтальные отстойники периодического действия, вместимостью от 4,5 до 9,0  тыс. м³, построенные из бетона.

Отстойники размером 50 × 25 × 2 м или 100 × 50 × 2 м снабжены шандорным затвором для слива жидкой фракции и горизонтальной дренажной системой. В отстойниках осадок влажностью 90 - 92 % выпадает на дно, а жидкую фракцию периодически раз в 5 - 6 дней через шандорный затвор удаляют на поля фильтрации или орошение. После обезвоживания осадка с помощью дренажного устройства до влажности 75 – 80 % его выгружают, а дренажную систему промывают [7].

Эффективность разделения по абсолютно сухому веществу не превышает 65 %. Широкое использование горизонтальных отстойников сдерживается из-за: низкой степени разделения, повышенной влажности осадка, низкой производительности (интенсивности разделения), большой стоимости строительства, трудоемкости процесса промывки дренажной системы; отторжения больших площадей под строительство, периодичности работы, необходимости присутствия человека при выпуске осветленной жидкости, возможности разделения навоза только с гидравлической крупностью частиц 0,5 - 0,1 мм/с, отсутствие обеззараживания твердой фракции и потерь до 30 % азота и органического вещества.

Усовершенствованным является горизонтальный отстойник ООС-25 с  механической выгрузкой осадка. Размеры отстойника 12,4 × 2,3 × 0,7 м. Отстойник выполняется из металла или монолитного железобетона. Винтовой насос, установленный на тележке, перемещается с помощью троса со скоростью 30 мм/с и откачивает осадок влажностью 93 - 94 %. Всплывшие вещества удаляются с поверхности стоков отстойника в поперечный лоток скребками. Принцип действия непрерывный, производительность - до 25 м³/ч, эффективность разделения по абсолютно сухому веществу - 70 – 75 %.

Небольшая производительность и низкая эффективность разделения ограничивают применение отстойников ООС-25 на крупных комплексах.

Также для разделения жидкого  навоза используют осветлитель-накопитель, представляющий собойсцилиндрическую емкость, установленную на высоте 3 м. Твердая фракция-осадок под давлением столба жидкости выгружается через трубу в транспортное средство или на дообезвоживание в пресс. Жидкая фракция через отводную трубу поступает на орошение. Осадок из отстойника выпускается снизу по иловой трубе через выгрузное устройство, а плавающие частицы с поверхности отстойника 1 - 3 раза в смену удаляются в лоток вручную.

К основным недостаткам этих отстойников относятся: применение ручного труда для удаления всплывших  частиц с поверхности отстойника, большая общая высота, отсутствие контроля за выпуском осадка, периодичность работы, необходимость устройства теплоизоляции корпуса отстойника, большая влажность получаемого осадка, не удовлетворяющая агрозоотехническим и ветеринарным требованиям [7].

На некоторых животноводческих комплексах работают радиальные отстойники-сгустители из монолитного железобетона, оборудованные  четырьмя скребками с центральным  приводом для удаления осадка. Время  отстаивания 3,3 ч при влажности поступающих стоков не более 98,5 %. Влажность получаемого осадка 94 %.

В практике встречаются полузаглубленные отстойники-накопители без донного  дренажа прямоугольной формы, дно  и стенки которых имеют твердое  покрытие. С одной стороны расположен пандус, с другой - жижеотводная камера, соединенная с отстойником окном  с сеткой. Из-за частого забивания  сетки и низкой эффективности  такие отстойники накопители не нашли  широкого распространения.

Основными недостатками естественного  способа разделения с помощью  отстойников различных конструкций  являются: малая производительность и эффективность, большая влажность  получаемого осадка, который без  дополнительной обработки (дообезвоживания и обеззараживания) использовать небезопасно, плохо приспособлены к динамическим изменениям (обладают узкой преемственностью и плохой управляемостью процессом), потери азота составляют до 30 % и массы навоза до 10 – 25 %; отстойники открытого типа кроме того являются источником загрязнения окружающей среды, размножения мух, пристанищем птиц, которые, в случае эпизоотии, способны перемещать источники инфекционных болезней [1].

2.  Механические способы разделения навоза

Из механических устройств для разделения навоза самым простым по конструкции и принципу действия является дуговое сито СДФ-50 (рисунок  2) [1],которое состоит из сварной рамы с наклонно установленным желобом, ломаного дна, которое выполнено в виде шпальтовой сетки из прутков трапециевидного профиля. Под ситом установлен поддон для фильтрата.

Исходный навоз через  подающую трубу поступает в приемный бачок с гасителем напора, переливается по распределительному лотку тонким слоем на сито по всей его площади, стекая по перфорированной поверхности  сита, фильтруется и выводится  в сборник. Твердая фракция сползает к нижнему краю сита, из которого лопастями битера сбрасывается в  накопительную емкость или на транспортер.

1 - полотно сита; 2 - подающая  труба; 3 - корпус; 4 - отводная труба;

5 - отжимное и сбросное  устройство

Рисунок 2 - Дуговое сито СДФ.

Наклон сита регулируется. Производительность составляет 25 – 50 м3/ч, эффективность разделения 30 – 60 % при влажности исходного навоза более 96 %. Влажность твердой фракции составляет 80 – 90 % и требует дополнительного обезвоживания. Жидкая фракция, полученная после разделения, способна при хранении к расслоению и ее необходимо осветлять в отстойниках.

Недостатками дуговых  сит являются: высокая влажность  твердой фракции, фильтрат содержит много тонкодисперсных частиц, требуется ежесменная промывка и периодическая очистка фильтровальной поверхности, чувствительны к изменению влажности исходного навоза [8].

Для механического разделения жидкого навоза могут быть применены  динамические фильтры (вибросита) итальянской  фирмы "ДЖИ-Э-ДЖИ" (рисунок 3) [1].

Динамический фильтр представляет собой бункер, верхняя часть которого обечайка диаметром 1 м и высотой 0,175 м имеет два диаметрально расположенные  отверстия, в нижней его части  на жесткую коническую обрешетку  натянута фильтровальная сетка.

 

 

 

 

 

 

1 - рама; 2 - мотор вибратора; 3 - коническое дно; 4 - нижний бункер;

5 - лоток для вывода  твердой фракции; 6 - верхний бункер;

7 - фильтровальная сетка

Рис. 3 Динамический фильтр фирмы "Джи-Э-Джи".

Процесс фильтрования происходит следующим образом. На вибрирующее  сито в центр подают жидкий навоз. Жидкая фракция проходит сквозь сетку  в нижний бункер и по лотку выходит  в приемную воронку отводного  трубопровода. Твердая фракция под  действием инерционных сил сползает к периферии верхнего бункера  и через отверстия в обечайке по лоткам выводится в приемный короб  горизонтального транспортера.

Производительность по исходной массе влажностью 97 – 98 % составляет

5 - 6 м³/ч., эффективность осветления - 35 – 45 %, влажность твердой фракции - 85 – 90 %. При влажности исходного навоза меньше 90 % динамические фильтры работают неудовлетворительно. Сетка забивается и прекращает фильтровать.

Виброгрохот ГИЛ-52, заимствованный из угольной промышленности, также используется при разделении навоза (рисунок 4) [1].

Исходная масса через  распределительный лоток подается на верхнее сито и под действием  инерционных сил отделившаяся твердая  фракция передвигается вдоль  него к лотку. В то же время часть жидкого навоза проходит через отверстия в верхнем сите и попадает на нижнее, имеющее ячейки меньшего размера. Прошедшая через нижнее сито жидкая фракция собирается в поддоне, из которого отводится в жижесборник.

1 - распределительный лоток;2 - короб; 3 - вибратор;

4, 5 - верхнее и нижнее  сито; 6 - лоток для отвода твердой  фракции;

7 - поддон; 8 электродвигатель; 9 - поддерживающая рама; 10 - амортизатор

Рисунок 4 - Схема виброгрохота ГИЛ-52.

Производительность виброгрохота до 100 м3/ч, при влажности исходной массы 94 – 98 %. При этом твердая фракция имеет влажность 78 - 82 и жидкая 97 – 98 %.

Низкая эффективность  разделения, высокая влажность твердой  фракции, измельчение крупных частиц и высокие эксплуатационные затраты  ограничили использование этих виброгрохотов.

Барабанный виброгрохот ГБН-100(рисунок 5) [1], предназначен для разделения навоза КРС влажностью более 97 %.

1 - кожух; 2 - перфорированный  барабан; 3 - отражательный щиток;

4 - подводная труба; 5 - моторедуктор; 6 - труба для отвода жидкой фракции; 7 - выход твердой фракции; 8 - электродвигатель привода вибратора;

9 - вал вибратора; 10 - балансировочный  груз

Рисунок 5 - Схема ГБН-100.

Виброгрохот состоит из фильтрующего барабана, заключенного в кожух и установленного в подшипниках на раме, которая через амортизаторы опирается на основную раму виброгрохота. Барабан вращается вокруг своей оси в цапфах. Привод его осуществляется от мотор-редуктора через цепную передачу. Цапфа со стороны привода имеет полую конструкцию и через нее введен загрузочный патрубок. Второй цапфой барабан через подшипники и корпус эксцентрика соединен с валом вибратора, подшипники которого являются второй опорой барабана [9].

При работе виброгрохота жидкий навоз подают на перфорированную поверхность, который действием инерционных сил прижимается к фильтрующей поверхности, а за счет вибрации барабана перемещается в осевом направлении к выгрузному участку.

Производительность барабанного виброгрохота 40 - 80 м³/ч, влажность твердой фракции 86 – 88 %, эффективность разделения 30 – 50 %. Общая мощность электродвигателей 2,3 кВт.