Проект фермы крс на 400 голов с разработкой производственной линии уборки и утилизации навоза. Конструкторская часть: энергосберегающаятехнологияпереработкинавоза крс. Анаэробное сбраживание в биогазовых установках (бэу)

Рисунок 3. Схема разделения навоза на фракции

3) очистка стойл → сбор навоза в резервуаре в подрешетном полу → открывание шлюзовой заслонки → сбрасывание массы в накопительную емкость → откачивание насосом → погрузка в транспортные средства → транспортирование в лагуну → выгрузка из лагуны → транспортирование в поле;

- при беспривязном содержании:
4) очистка боксов → очистка навозных проходов бульдозером в накопитель → транспортирование в навозохранилище → обработка и карантинизация → транспортирование в поле.
5) очистка боксов → очистка навозных проходов дельта-скрепером (рис. 5.2) → сбрасывание массы в накопительную емкость → откачивание насосом в лагуну → выгрузка из лагуны → транспортирование в поле.
а
б
Рисунок 4. Схема расположения оборудования дельта-скреперной системы: а - с поперечным каналом для навоза в конце прохода; б - с центральным поперечным каналом; 1 - приводной блок; 2 - угловые колеса; 3 - лопасти скрепера; 4 – поперечный канал; 5 – тяговый элемент
5.3. Конструкторская разработка
5.3.1. Переработка навоза методом анаэробного сбраживания с производством биоудобрений и энергии.
Кроме широко используемого естественного обеззараживания в лагунах с вывозом на поля сельскохозяйственные предприятия ограниченно применяют компостирование и вермикомпостирование, биотермическое обеззараживание, ускоренную ферментацию и некоторые другие способы переработки. При изучении проблемы было установлено, что ни одна из вышеперечисленных технологий в полной мере не соответствует современным требованиям:
1. Обеспечение полной утилизации отходов в качестве эффективных органических удобрений;
2. Получение в процессе переработки дополнительных энергетических ресурсов, позволяющих заместить традиционные источники их обеспечения, возместить затраты на переработку навоза и получить дополнительную прибыль.
Установленным задачам наиболее полно соответствуют способ анаэробного сбраживания навоза и, пока малоизвестные, но, перспективныетехнологияобеззараживаниявгенераторерезонаторныхколебанийитермохимическаягазификациясполучениемэлектрическойитепловойэнергииикомплексныхминеральныхудобрений(зола) всочетанииспроизводствомбиологическихоргано-бактериальныхЭМ-удобрений.
Методом, наиболее отвечающим экологическим, техническим и экономическим требованиям, является анаэробное сбраживание. При этом получаются жидкие биоудобрения и биогаз, из которого генерируется электрическая и тепловая энергия. Из 1м³биогаза можно получить 2кВтч электрической энергии и 3кВтч тепловой энергии,сжигая его в газопоршневой установке.
В основе этой технологии лежит микробиологическая деструкция органической части навоза в анаэробных условиях с последующим биосинтезом метана (табл. 3).
Таблица 3. Выход биогаза из некоторых видов отходов

Исходное сырье	Выход биогаза из 1 т нативного навоза/помета, м3.
Навоз КРС	35…45
Свиной навоз	40…50
Птичий помет	180…200

Кроме навоза и помета анаэробным сбраживанием с высокой эффективностью можно перерабатывать траву, ботву, мякину, солому и другие растительные остатки, а также домашние отходы и мусор.
Учитывая в числе прочих факторов природно-климатические условия и действующую законодательную базу России, мы пришли к выводу, что копирование западноевропейской технологии для наших условий малопривлекательно по нижеизложенным причинам. Эта технология весьма капитало- и материалоемкая. При времени сбраживании 30-40 суток требует больших капитальных вложений и энергетических затрат. Из-за характерного для мезофильного режима неполного обеззараживания должно быть предусмотрено дополнительное выдерживание шлама для завершения процесса.
Возвращение биоудобрения в пахотные земли и есть отличный результат переработки отходов и восстановления природных ресурсов.
Переработка навоза в биоэнергетических установках позволит избежать те негативные моменты, когда при других способах переработки теряются пи­тательные вещества навоза. Кроме того, будет выполнено основное условие эффективного использования удобрения - равномерное внесение по полю в по­лу сыпучем состоянии навоза, прошедшего биологическое созревание. Полу­ченные экологически чистые удобрения полностью сохраняют азот (в отличииот классических способов приготовления компостов, при которых теряется до 40-50%) азота) в аммонийной форме, наиболее доступной для растений.
5.3.2. Анаэробная утилизация навоза в биогазовых установках
Главным узлом биогазовой установки (БЭУ) является метантенк (фер­ментер, реактор, метантенк), в котором протекает анаэробный процесс разло­жения биомассы под воздействием метаногенных бактерий при определенной температуре сбраживания

Рисунок 5. Упрощенная схема анаэробного сбраживания
В настоящее время в мире разработаны и успешно используются раз­личные биогазовые технологии. Основная цель биогазовой технологии - это утилизация отходов и производство органического удобрения, оздоровление экологии. Также попутно образуется биогаз - один из видов альтернативного топлива.
Однако с целью пополнения быстро истощающихся запасов энергоноси­телей, ведущие биогазовые страны мира во главу угла ставят получение наибольшего объема газа из органических отходов. Поэтому БЭУ имеют огромные метантенки, занимают достаточно обширные площади. Кроме этого, для их бесперебойной работы заготавливаются значительные объемы энергети­ческого растительного сырья. Все это приводит к существенным капитальным затратам на строительство станций по переработке отходов и, как следствие, такие проекты долго окупаются и требуют государственных дотаций.
Слабой стороной анаэробного сбраживания является невысокая ско­рость переработки биомассы и относительно низкое качество получаемого биогаза. Процесс весьма неустойчивый и капризный, что особенно зависит от применяемого температурного режима сбраживания.
Согласно ГОСТ 52808 выделены три температурные режимы для опти­мизации процесса анаэробного сбраживания:

• 
  Психрофильный - до 20⁰С - 25⁰С;
  
• 
  Мезофильный - 25⁰ С - 40⁰С;
  
• 
  Термофильный - свыше 40⁰С.
  

Следует отметить, что требования к допустимым пределам колебания температуры для оптимального газообразования тем жестче, чем выше темпе­ратура процесса сбраживания:
- при психрофильном температурном режиме - ±2⁰С в час;
- мезофильном - ±1⁰С в час;
- термофильном - ±0,5⁰С в час.
Применяемые и действующие в настоящее время биоэнергетические установки являют собой сложные автоматизированные комплексы, работающиев мезофильном и термофильном режимах и перерабатывают большие объемы отходов. Поскольку животноводство республики представлено частными фермерскими хозяйствами, а также учитывая климатические особенности региона,такие установки не приемлемы для внедрения в сельскохозяйственный сектор Бурятии.
В нашей стране, психрофильный режим, по сравнению с остальными режимами, изучен мало. Данный режим сбраживания широко применяется в Китае, Вьетнаме и Индии в семейных биогазовых установках.