Организация переработки навоза в Алейском районе Алтайского края

Барабанный виброгрохот имеет следующие недостатки: высокая влажность твердой фракции, восприимчивость к изменению влажности исходного навоза, необходимость периодической чистки сетки, измельчение твердых частиц, что приводит к снижению влажности жидкой фракции и необходимости дальнейшей ее очистки.

На животноводческих комплексах для разделения жидкого навоза используются фильтрующие и осадительные центрифуг.

Фильтрующая центрифуга УОН-700 конструкции (ВНИИМЖ) (рисунок 6) [1], состоит из рамы с закрепленным кожухом, внутри которого на валу установлен фильтрующий ротор с лопатками и шнек. В нижней части кожуха предусмотрен патрубок для отвода жидкой фракции.

Привод осуществляется от электродвигателя мощностью 23 кВт. через клиноременную передачу, для равномерного распределения массы по всей ширине сетки выход питателя выполнен в виде щели, параллельной оси ротора. Твердая фракция отводится шнеком, а жидкая - самотеком.

 

 

1 - рама; 2 - тележка мотора; 3 - шнек; 4 - кожух шека; 5 - нож;

6 - фильтрующий ротор; 7 - лопатка; 8 - кожух; 9 - вал;

10 - клиномеренная передача; 11 – электродвигатель

Рис. 6 Схема фильтрующей  центрифуги УОН-700

При работе в центрифугу навозная масса поступает через  фильтрующую поверхность вращающегося ротора, вместе с которой движется к неподвижно установленному ножу. Жидкая фракция под действием  центробежной силы проходит сквозь поры в сетке и лопатками выбрасывается  из кожуха через патрубок. Твердая  фракция ножом сбрасывается на шнек, который выводит ее из центрифуги.

Производительность центрифуги при исходной влажности 94 – 98 % составляет 60 – 100 м³/ч. При этом влажность твердой фракции не превышает 78 – 82 %, жидкой - 96 – 98 %, эффективность осветления 40 – 65 %.

К недостаткам УОН-700 и  ее модификации относятся: быстрое  истирание ножа и фильтровальной перегородки, низкая производительность при высокой энергоемкости, дробление  крупных частиц и вытеснение их в  жидкую фракцию - фугат. Значительное увеличение содержание сухого вещества в фугате вызывает необходимость разделения его в отстойниках, а высокая влажность твердой фракции требует дополнительного обезвоживания [10].

Осадительные центрифуги типа НОГШ-500, НОГШ-502 К-4, применяющиеся на животноводческих комплексах - горизонтальные, непрерывного действия со шнековой выгрузкой осадка.

Центрифуга НОГШ-500 состоит  из ротора, закрытого кожухом, внутри ротора установлен шнек, имеющий полый вал с отверстиями в цилиндрической поверхности(рисунок 7) [1].

1 - ротор; 2 - кожух; 3 - шнек; 4 - вводной патрубок;

5 - точка фугаша; 6 - течка осадка; 7 – рама

Рисунок 7 - схема осадительной центрифуги НОГШ-500.

В корпусе центрифуги предусмотрены  течки для выгрузки фугата и осадка, привод ротора и шнека осуществляется от электродвигателя, для принудительной смазки подшипников ротора и шнека используют маслонасос.

Исходный навоз влажностью более 91 % поступает по трубе во внутреннюю полость вала шнека и через  отверстия в стенках вала выходит  в полость ротора. Под действием  центробежных сил твердые частицы  образуют слой осадка на поверхности ротора и шнеком медленно перемещаются по этой поверхности к меньшему основанию конического ротора. Осветленная жидкая фракция через отверстия в роторе отводится в течку.

Режим работы центрифуги можно  регулировать путем изменения частоты  вращения ротора и подачей исходного  навоза.

Производительность по исходной массе влажностью 91 – 94 % составляет 20 – 25 т/ч, влажность твердой фракции - 65 – 70 %, жидкой -97,6 % , эффективность осветления - 80 – 90 %. Мощность электропривода 32 кВт.

Недостатки центрифуги НОГШ-500 - энергоемкость, сложность привода, требование высококвалифицириванного обслуживания, высокая чувствительность к влажности исходного навоза [11].

Широкое применение нашел ленточный фильтр "Сафите"(рисунок 8) [1]. Он состоит из сварной рамы с поддоном для жидкой фракции, приводной станции, ведущего и ведомого валиков, нейлоновой фильтрующей ленты, двух обрезиненных отжимных валиков, выравнивающего ролика с пневмоцилиндром наведения ленты и защитного кожуха.

1 - подводная труба; 2 - исходный  навоз; 3 - нейлоновая

фильтрующая лента; 4 - подпружиненные обрезиненные валики;

5 - ведущий барабан; 6 - чистик; 7 - поддон для жидкой фракции

Рисунок 8 - Схема ленточного фильтра "Сафите"

Жидкий навоз насосом  подается через разделительное устройство на ленту приемного лотка, движущаяся лента захватывает навоз и  подает его между двумя подпружиненными  валиками. При этом жидкость проходя сквозь ленту через выгрузную трубу отводится в резервуар, а отжатая валиками твердая фракция очищается с ленты скребком и попадает на транспортер. Установка может работать в автоматическом режиме или на ручном управлении.

Производительность ленточного фильтра "Сафите" в зависимости от исходной массы 4 – 6 м³/ч. Мощность привода 0,3 кВт, эффективность осветления 80 – 90 %, влажность твердой фракции 75 %. В жидкой фракции при длительном хранении не образуется всплывающей корки, поэтому для ее хранения могут быть использованы более дешевые полевые хранилища.

Твердая фракция может  быть подвергнута буртованию при  рыхлой укладке. В этом случае в бурте  протекают биотермические процессы, обеспечивающие дегельминтизацию и  дезодорацию массы [1].

3.  Очистка жидкой фракции от взвешенных частиц

Для очистки жидкой фракции  от взвешенных частиц на промышленных комплексах наибольшее применение нашли  аэротенки.

При обработке жидкой фракции  в аэротенках, в среднем, количество взвешенных частиц снижается на 70 – 80 %, углерода на 25 – 40 %.

После биологической очистки  в аэротенках осветленная жидкость для доочистки может быть направлена после отстойников в биологические пруды или рыбоводно-биологические пруды. Успешно работают рыбоводно-биологические пруды [12].

Обработка навоза на земледельческих  полях орошения основана на очищающих  способностях почвы и почвенной  микрофлоры под действием солнца, воздуха и жизнедеятельности  растений. Органические вещества, содержащиеся в жидкой фракции навоза, проходя  по капиллярам через активный слой почвы, окисляются до углекислого газа, воды, нитратов и сульфатов. Непрерывность  окислительного процесса обеспечивается за счет постоянного поступления  вместе с жидкостью атмосферного кислорода.

Земледельческие поля орошения отличаются от других типов очистных сооружений тем, что позволяют: сократить  капитальные и эксплуатационные затраты; обеспечить получение высоких урожаев сельскохозяйственных культур на малопродуктивных в обычных условиях землях. Вместе с тем следует отметить, что использовать жидкую фракцию навоза в течение года можно ограниченное время , при наличии полей орошения и залегания грунтовых вод не выше 2 м [13].

Установлено, что в результате обработки жидкой фракции на сооружениях  искусственной биологической очистки  теряется до 75 % азота, 15 % калия, до 80 % фосфора  и внесение очищенной жидкой фракции  свиного навоза не всегда дает прибавку урожая.

Для ускорения процесса осаждения  взвешенных частиц и устранения цветности  в практике очистки промышленных сточных вод и жидкой фракции  навоза используют коагулирование. При добавлении к воде химических веществ-коагулянтов происходит осаждение взвешенных частиц и коллоидной взвеси. В качестве коагулянтов применяют сернокислый алюминий, хлорид железа, гидрооксид кальция, карбонат кальция, хлорид цинка, доза коагулянта в зависимости от рН воды, ее температуры наличия в ней бикарбонатов гуминовых кислот, характера взвеси и т.д. составляет от 0,1 до 30 % (от массы исходной фракции).

Для повышения эффективности  коагулирования применяют ультразвук или дробное внесение разнотипных коагулянтов. С помощью коагуляции можно увеличить количество питательных веществ в осадке путем нарушения устойчивости коллоидно-дисперсной системы и переводом ионо-растворимых веществ в нерастворимые соединения.

Применение дробного коагулирования с предварительным сгущением осадков позволяет снизить влажность обезвоженного осадка на ленточных фильтр-прессах с 80 - 85 до 72 – 75 %, по сравнению с центрифугированием, что делает их конкурентноспособными.

Очистка жидкой фракции навоза только с использованием коагулянтов  сдерживает их применение из-за большого расхода дорогостоящих материалов [14].

Электрокоагуляция основана на пропускании через сточные  воды постоянного электрического тока с помощью погруженных заряженных электродов. В результате обработки жидкости влажностью не менее 98,5 % в электрическом поле коллоидные частицы разноименно заряжаются, притягиваются друг к другу, уплотняются и выпадают в осадок в отстойнике.

Электрокоагуляция имеет  определенные преимущества перед обработкой сточных вод с использованием химических реагентов, упрощая технологию и эксплуатацию установок, но требует  значительных затрат электроэнергии и  металла, который в виде гидросмеси собирается в осадке [15].

Флотация - один из способов удаления из жидкой фракции нерастворенных примесей и пузырьков тонкодиспергированного в жидкости воздуха. Повышение устойчивости пузырьков воздуха достигается введением в поток реагентов-пенообразователей.

Флотационные установки  широко применяют при очистке  сточных вод во многих отраслях промышленности. Имеются сведения об использовании электрофлотаторов при очистке жидкой фракции навоза.

Установлено, что расход электроэнергии на обработку 1 м³ при электрофлотации меньше, чем при электрокоагуляции, особенно после предварительного хлорирования исходной жидкой фракции.

Недостатком флотации являются - высокая влажность пенного продукта       (91-93 %) и связанная с этим необходимость его обезвоживания, высокие эксплуатационные издержки и небольшая производительность [16].

Хорошие показатели качества очистки жидкой фракции навоза достигнуты на экспериментальной ультрафильтрационной установке, принцип действия которой основан на использовании полупроницаемых мембран, через которые проходит очищенная жидкость.

Очищенная таким способом вода может использоваться на орошении и смыве осадка из каналов. Ультрафильтрационные установки позволяют сократить в 4 - 5 раз земельные площади под очистные сооружения и уменьшить загрязнение окружающей среды. Однако, из- за низкой производительности 140 (л/ч)/м² и сложности технологического процесса, этот способ не нашел применения на животноводческих комплексах [17].

Установлено, что ни одна из применяемых на действующих животноводческих фермах и комплексах биологическая очистка жидкой фракции навоза, заимствованная из очистных сооружений промышленных сточных вод, которые по загрязненности на порядок ниже жидкой фракции, не удовлетворяет агротехническим и санитарным требованиям [1].

2. Переработка навоза, как биологически разлагающихся отходов

Методы биологической  переработки озволяют уменьшить объем отходов, контролировать появление патогенов, меняют физические свойства отходов и в то же время создают пригодные продукты, таким образом значительно уменьшая количество захороняемых отходов.

Выделяют несколько процессов  биологического разложения, из которых  более всего используют аэробные процессы, которые в основном способствуют компостированию массы отходов  и анаэробные процессы, которые используются для получения биогаза [2].

1. Аэробные методы переработки биологически разлагаемых отходов –компостирование

Один из широко используемых методов в переработке бытовых  отходов - компостирование. Компостирование - аэробный метод переработки, в процессе которого органические вещества при  оптимальных обстоятельствах воздуха  и влажности превращены в похожий  на гумус продукт - компост. Хороший  компост порист, у него нет неприятных запахов и его легко использовать. Его используют в сельском хозяйстве, в садоводстве и в формировании ландшафтов как альтернативу для  торфа.

Часто компост до его использования  для растений смешивают с другими  материалами (песком, землей).

Компост образуется как результат  частичного разложения отдельных продуктов, которые содержат органическое вещество и неорганические балластовые вещества. Схема образования компоста показана на рисунке 9.

Для применения технологий компостирования в обработке  отходов главные цели экологического и хозяйственного характера следующие:

- возврат имеющихся в  отходах питательных веществ  растений в оборот экосистемы;

- при образовании компоста, уменьшается количество веществ,

- при несоответствующей  обработки которых загрязняются вода, почва и атмосфера;

- одновременное полезное  использование других органических  отходов в компосте (листья, трава,  навоз, очистной ил коммунальных  вод и др.);