Удаление и утилизация навоза. Лекция 7

1.

Лекция 7. Удаление и утилизация навоза
• Навоз и помет – ценные органические удобрения,
позволяющие повысить урожайность
сельскохозяйственных культур. Перевод
животноводства на промышленную основу,
строительство крупных животноводческих
комплексов обусловил резкое увеличение
сосредоточенных объемов навоза, который должен
быть переработан для полноценной его утилизации,
не допуская загрязнения окружающей среды.
• Удаление, переработка и использование такого
количества навоза
(в особенности жидкого) –
одна из наиболее сложных проблем промышленного
животноводства.
Дементьев Ю.Н., доцент кафедры технического обеспечения АПК
1

2.

Выход и свойства навоза
Кал,
кг/гол в
сутки
35
Моча,
кг/гол в
сутки
20
Всего,
кг/гол в
сутки
55,0
до 3 мес.
1
3,5
до 6 мес.
5
6-12 мес.
12-18 мес.
Вид и возраст
животных
Коровы
88,4
Содержание
сухого
вещества, %
11,6
4,5
91,8
8,2
2,5
7,5
87,4
12,6
10
4,0
14,0
87,2
12,8
20
7,0
27,0
86,7
13,3
Относительная
влажность, %
Телята:
Молодняк:
Телята и молодняк на откорме:
до 4 мес.
5
2,5
7,5
87,4
12,6
от 4-6 мес.
10
4
14
87,2
12,8
от 6-12 мес.
14
12
26
старше 12 мес.
23
12
35
84,9
15,1
2

3.

Характеристика навоза
Твердый
До 85
Содержание сухого
вещества, %
Более 15
Полужидкий
85-92
8-15
Жидкий
92-97
3-8
Навозные стоки
Более 97
До 3
Вид навоза
Группа
животных
Относительная влажность, %
Выход
экскрементов,
кг/гол.сут.
Сухое
вещество,
кг
Азот
общий
(N), г
Кальций,
(CaO), г
Фосфор
(P2O5),
г
Калий
(К2О),
г
Кал
Коровы
35,5
4,93
123,0
103,0
108,0
47,4
Нетели
20,0
3,3
77,0
71,8
69,3
30,7
18,0
3,76
60,0
44,8
63,3
25,7
Молодняк
на откорме
Моча
Коровы
20,0
1,16
82,0
2,1
2,3
228,0
Нетели
13,0
0,73
54,9
1,0
0,92
136,8
9,0
0,54
48,0
0,7
0,69
92,4
Молодняк
на откорме
3

4.

Наименование
Показатели
Бактерии группы кишечных палочек
1.104-3,8.106
Энторококки
2.106-7.106
Стафилококки
2.105-1.107
Клостридии
2.102-1,6.104
Сальмонеллы
В большинстве отобранных проб
Ограничения по использованию навоза.
Первая группа ограничений – санитарные:
1. Норма внесения навоза по содержащемуся в нем азоту не должна превышать
170 кг/га. Повышение нормы связано с опасностью накопления в продуктах
растениеводства нитратов и нитритов, которые вызывают у животных
расстройство желудочно-кишечного тракта, нарушение обменных процессов,
снижение лактационной способности, выкидыши и другие отрицательные
явления.
4

5.

2. Проникновение навоза в грунтовые воды и открытые водоемы
нежелательно. Поэтому нельзя использовать жидкий навоз и
навозосодержащие стоки на землях без водоупорного горизонта
или с карстовыми воронками, а также на участках с
поверхностным уклоном выше 15%.
3. Навоз может быть фактором передачи более 100 возбудителей
болезней животных с острым и хроническим течением, а также
болезней, опасных для человека. Это значит, что перед
использованием навоз и навозные стоки должны быть проверены
на инфицированность возбудителями наиболее опасных
заболеваний и обеззаражены в случае их обнаружения.
4. Внесение в почву 100 т/га необработанного навоза
равнозначно посеву 4,5–15,5 млн. семян сорняков. Если их не
уничтожить при обработке навоза, то они вынесут из почвы
питательных веществ больше, чем их содержится во вносимом
органическом удобрении.
5

6.

Вторая группа ограничений – экономические, которые вытекают из
затрат на уборку, хранение, транспортирование и внесение навоза. Они не
должны превышать стоимости содержащихся в навозе питательных веществ.
Очевидно, что чем больше ферма, тем больше выход навоза, тем дальше
приходится его транспортировать и тем выше транспортные издержки (см.
рис. 5.3). При этом объем транспортных работ по доставке навоза на поля
увеличивается
пропорционально
третьей
степени
средней
дальности
транспортирования, т. е. в тысячу раз быстрее.
При подстилочном содержании скота удобрительная ценность навоза
повышается за счет питательных веществ, содержащихся в подстилке, и
сокращения их потерь из экскрементов, особенно при использовании
торфяной подстилки. По результатам массовых анализов агрохимиков
установлено, что в среднем в тонне подстилочного навоза перед его
внесением в 1,4 раза больше азота и в 1,3 больше фосфора, чем в
экскрементах. Содержание калия не изменяется.

7.

Количество питательных веществ в жидком
бесподстилочном навозе зависит от его влажности.
Если, например, она составляет 94%, то в тонне
такого навоза – 1,98 кг азота, 1,08 кг фосфора и 1,5
кг калия, т. е. вдвое, а при влажности 98% – в 6 раз
меньше, чем в тонне исходных экскрементов.
Нетрудно подсчитать, что при норме 170 кг/га
нужно доставить на поля и внести в почву 43 т
навоза влажностью 88%, а при влажности 98% – 257
т/га. Использовать такую жижу в качестве
удобрения полей экономически нецелесообразно,
так как стоимость содержащихся в ней питательных
веществ не покрывает затраты на ее хранение,
доставку и внесение.
7

8.

• В технологии уборки и использования навоза в настоящее
время определились две тенденции. При бесподстилочном
содержании животных на резиновых матах или щелевых полах
применяют гидравлические системы с перемешиванием
навозной массы в каналах и транспортированием ее в
хранилища с помощью центробежных насосов. Емкость
хранилищ по европейским стандартам должна обеспечивать
хранение навоза, как минимум, в течение полугода. Затем в
короткие промежутки весной и осенью навоз вывозится на
поля. Такая технология в европейских странах считается
отвечающей правилам «хорошей сельскохозяйственной
практики». Достоинством системы, основанной на
использовании жидкого навоза, считается однородность
массы, что облегчает ее транспортирование по трубам и
распределение при внесении в почву. Эта система проще и
требует меньших трудозатрат. По мнению практиков в жидком
навозе также лучше сохраняется азот.
8

9.

Вместе с тем технология, основанная на использовании
жидкого навоза, практически исключает применение
подстилки, что ухудшает условия содержания животных. В
большинстве случаев она не обеспечивает уничтожения
патогенных микроорганизмов и семян сорных растений.
Жидкий навоз более опасен с экологической точки зрения.
Его выход, как отмечалось, обычно превышает выход
экскрементов, что требует увеличения емкости
навозохранилищ и увеличивает объем транспортных работ в
самые напряженные дни весны и осени.
Тем не менее, благодаря меньшим трудозатратам, эта
технология получила на Западе довольно широкое
распространение. Однако ее использование в условиях,
например, северо-западной зоны связано с рядом проблем,
обусловленных возможными длительными морозами,
избыточным увлажнением почв и высокой капиталоемкостью
хранилищ.
9

10.

Вторая тенденция – содержание животных на обильной
соломенной подстилке с получением твердого навоза и
последующим его обеззараживанием методом компостирования.
Компосты считаются лучшим органическим удобрением. Они не
только обогащают почву питательными элементами, но и
уменьшают ее плотность, улучшают физико-механические
свойства и воздушный режим. Питательные вещества компоста в
сравнении со свежим навозом находятся в форме, легче
усвояемой растениями. В процессе компостирования
обезвреживаются болезнетворные микроорганизмы, яйца
гельминтов и семена сорняков, исчезает характерный
неприятный запах, т. е. происходит дезодорация навоза.
Твердый навоз и получаемые на его основе компосты можно хранить в
штабелях на полевых площадках вблизи мест внесения. На ферме в этом случае
достаточно иметь площадку, обеспечивающую хранение навоза только на
период бездорожья. Недостатками технологии, основанной на использовании
твердого навоза, являются более высокая трудоемкость и повышенные потери
азота при ее несоблюдении.
10

11.

Из всего разнообразия установок и машин для уборки
навоза можно выделить три группы:
• Обеспечивающие уборку навоза внутри помещения.
• Погружающие навоз в транспортные средства.
• Транспортирующие навоз от помещения к месту
хранения или использования.
• Уборку навоза из помещений осуществляют
механическим или гидравлическим способами.
• К механическим средствам относятся:
• а) скребковые транспортеры кругового и возвратнопоступательного движения;
• б) скреперные установки с гибким или жестким
тяговым органом ;
• в) бульдозеры.
• г) мобильные (передвижные) навозоуборочные
агрегаты
11

12.

Гидравлические системы разделяются по:
1. Виду побудителя движения:
а) самотечные – движение навоза по каналам происходит под
действием гравитационных сил (навоз сам течет по каналу под
действием уклона);
б) принудительные – движение навоза по каналу происходит под
действием внешних (принудительных) сил (чаще всего – смыв
навоза в канале потоком воды);
в) комбинированные – в каналах вдоль помещения навоз
перемещается самотеком, а по поперечным каналам принудительно.
2. По принципу действия:
а) непрерывного действия (сплавная система) – навоз из
помещения удаляется непрерывно по мере его поступления;
б) периодического действия (шиберная система) – навоз
накапливается в каналах в течение определенного времени, а
затем его удаляют.
12

13.

3. По конструктивному исполнению:
а) сплавные – в них происходит непрерывное движение навоза по каналам
за счет разности уровня навоза в начале и конце канала;
б) шиберные – канал перекрывается заслонкой, заполняется водой на
15 – 20 % своего объема и в течение 10 – 15 дней в нем накапливается навоз.
После чего заслонка открывается и содержимое канала выпускается;
в) комбинированные.
Гидравлические системы уборки навоза:
а – сплавная; б – шиберная.
13

14.

Для погрузки навоза в транспортные средства используют
скребковые, ковшовые, винтовые транспортеры, насосы.
Для транспортировки навоза используют как мобильные средства
(тракторные
тележки,
навозоразбрасыватели,
автомашины,
цистерны и т.д.), так и стационарные (по трубам – самотеком, с
помощью фекальных насосов или сжатого воздуха).
Основные требования к технологическим схемам уборки и
использования навоза на фермах промышленного типа:
1.
Обеспечивать наиболее полное сохранение качества навоза
как удобрения.
2.
Не допускать изменения микроклимата, а также
отрицательного воздействия на человека и животное.
3.
Быть простой, эффективной и надежной (коэффициент
эксплуатационной надежности должен составлять не менее 0,99),
обеспечивать поточность.
4.
Обеспечивать минимальные затраты труда.
14

15.

5.
Поточные линии должны быть максимально автоматизированы.
6.
Щелевые полы должны быть изготовлены из материалов, не влияющих на физиологическое состояние животных (пример – чугунные решетки приводят к быстрому истиранию копыт).
7.
Обеспечивать минимальный расход воды.
8.
Система хранения, обработки и утилизации навоза должна
обеспечивать полное уничтожение гельминтов и семян сорных трав (из-за
пораженности животных гельминтами производители недополучают
ежегодно до 10 % мяса и молока).
9.
Исключать загрязнение окружающей среды.
Наиболее распространены следующие технологические схемы уборки и
транспортировки навоза:
1.
Сбор навоза из стойл → погрузка в транспортные средства →
транспортирование в навозохранилище → выгрузка из навозохранилища и
транспортирование в поле.
2.
Сбор навоза из стойл
→
сбрасывание в канавки
→
транспортирование в копильник → погрузка в транспортные средства – и
как в 1 – й схеме.
15

16.

3.
Сбор навоза из стойл
→
сбрасывание в канавки
→
транспортирование к месту погрузки → погрузка в транспортные средства –
и как в 1 – й схеме.
4.
Сбор навоза из стойл
→
сбрасывание в канавки
→
транспортирование к месту погрузки (в накопитель) → транспортирование в
навозохранилище → выгрузка → вывоз на поля.
5. Сбор навоза из прохода скреперной установкой→ сбрасывание в
накопитель → погруза → вывоз на поля (или подача жидкого навоза пот
шлангам с одновременным распределением по полю или врезанием под
почву).
По 1-й схеме – навоз в помещении убирают в наземные или подвесные
рельсовые вагонетки.
2-я и 3-я схемы – предусматривают уборку навоза внутри помещений с
помощью ковшовых или винтовых транспортеров (схема 2) или
скребковыми и штанговыми транспортерами (схема 3).
4-я схема предусматривает транспортировку убранного из помещения
навоза в навозохранилище сжатым воздухом по трубопроводу или
гидравлическим способом.
16

17.

а – комбискрепер с цепным тяговым органом; б – комбискрепер с
гидроприводом; в – комбискрепер с тросовым тяговым органом; г – дельтаскрепер.
17

18.

Фронтальный навозоуборщик с переменной шириной захвата
18

19.

Выбор систем и технических средств навозоудаления определяется
методом содержания (подстилочный или бесподстилочный, на
щелевых или на сплошных полах, видом и нормами внесения
подстилки), а также способом содержания животных. Уборка навоза
при беспривязном безбоксовом содержании животных на обильной
подстилке в секциях с горизонтальным полом производится
мобильным навозоуборщиком. Чтобы не выгонять животных из
помещения на время уборки навоза, секции разделяют на две части
с помощью продольных перегородок с калитками. В секциях с
наклонным (самоочищающимся) полом навоз убирают только из
кормонавозного прохода либо мобильным навозоуборщиком, либо
скреперными установками.
В секциях с заглубленным логовом навоз убирается по мере
необходимости, но не реже двух раз в год с помощью трактора.
Кормонавозный проход очищается трактором или скреперной
установкой ежедневно. Если этот проход оборудован щелевым
полом, то навоз удаляется гидравлическим способом. При
содержании животных в секциях, оборудованных боксами или
комбибоксами, навоз убирают мобильным навозоуборщиком с
переменной шириной захвата или скреперными установками.
19

20.

В качестве накопителя навоза можно использовать поперечный шнековый
конвейер КНШ-300.
При ширине желоба 1 м и глубине 1,3 м в нем помещается почти
двухсуточный выход навоза из коровника. Для выгрузки навоза применяется
шнековый загрузчик ЗНШ-350 высокой производительности. Замерзание
навоза в верхней части шнекового загрузчика, выступающей за наружную
стену коровника, предотвращается тем, что после его выгрузки в прицеп
привод шнека на короткое время реверсируется. Благодаря этому шнек
очищается от остатков навоза, и при следующем включении загрузчик готов к
работе даже в сильные морозы. Чтобы не замерзал навоз в нижней части
шнекового загрузчика, помещение, в котором он смонтирован, должно быть
соединено с коровником широким проемом. В этом случае температура в
помещении будет почти такая же, как в коровнике.
20

21.

Шнековые загрузчики ЗНШ-350
Такая система накопления и выгрузки навоза может
применяться как при привязном, так и при беспривязном
способах содержания животных.
21

22.

Для выгрузки жидкого бесподстилочного навоза вместо
шнекового загрузчика можно использовать отечественные
фекальные насосы НЦИ-Ф-100, НЖН-200 или импортные
насосы.
В помещениях с бесподстилочным содержанием животных и
уборкой навоза механическими средствами поперечный
коллектор может быть выполнен из пластмассовой трубы
диаметром 400 или 600 мм с вертикальными окнами в
местах сброса навоза из продольных проходов. Смыв навоза
из
коллектора
в
промежуточный
навозоприемник
производится мощной струей жижи, забираемой из него
специальным насосом. Транспортирование навоза из
промежуточного навозоприемника в навозохранилище
производится другим насосом, снабженным специальным
устройством для перемешивания навозной массы.
22

23.

Схема сбора и транспортировании жидкого навоза в
навозохранилище
Лопастная мешалка для навоза на трактор
23

24.

• При содержании скота на обильной подстилке и уборке
навоза
мобильным
навозоуборщиком
промежуточными накопителями
могут
служить
бетонные
площадки,
расположенные
в
непосредственной близости от животноводческих
помещений. С трех сторон они ограждаются бетонными
стенками, что предотвращает растекание жижи и
облегчает
погрузку
навоза
фронтальными
погрузчиками. Недостаток таких накопителей –
разбавление навоза осадками. В районах с избыточным
увлажнением
трудно
обеспечить
надлежащее
санитарное состояние территории ферм.
• Поэтому, чтобы избежать загрязнения навозом колес
кормораздаточных агрегатов, проезд, который является
продолжением кормового стола, должен быть защищен
от площадок бетонными стенками.
24

25.

Обработка навоза.
В свежем навозе, как уже отмечалось, содержатся семена сорняков,
болезнетворная микрофлора, яйца гельминтов, личинки мух. Согласно
Федеральному классификационному кодексу, свежий навоз КРС отнесен
к IV классу опасности, поэтому перед использованием он должен быть
обработан. За использование необработанного навоза штрафуют.
Способ и технология обработки определяются, прежде всего,
влажностью навоза.
• Обработка подстилочного навоза
Самый распространенный способ обработки твердого
(подстилочного) навоза – компостирование, т. е. естественный
процесс разложения органики аэробными микроорганизмами,
изначально в ней содержащимися. Для его активизации важно
создать оптимальные условия жизнедеятельности и роста
микроорганизмов.
К таким условиям относятся:
– соотношение углерода и азота (С:N) в компостируемой массе;
– гранулометрический состав;
– влажность;
– равномерность смешивания;
– содержание кислорода;
– температура.
25

26.

Схема площадки для карантинирования навоза, приготовления и хранения
компостов:
1 – секция для хранения торфа; 2 – карантинные резервуары; 3 – секции для
перемешивания навоза с торфом; 4 – секция для хранения компостов; 5 –
подкрановые пути; 6 – дорога.
26

27.

Получение качественных органических удобрений с заданными свойствами
возможно
только
на
установках
закрытого
типа–биореакторах
периодического или непрерывного действия. Один из вариантов –
биореакторы барабанного типа. Они позволяют осуществлять процесс
обработки в непрерывном режиме, что обеспечивает стабильную
ферментацию, в том числе в зимний период, когда исходный материал
имеет низкую начальную температуру.
Технологическая схема производства удобрений «Бигаум»:
1 – питатель-дозатор; 2 – дозатор минеральных удобрений; 3 – смеситель
шнековый; 4 – биореактор; 5 – вентилятор; 6 – электокалорифер; 7 – сепаратор;
8 – конвейер винтовой; 9 – конденсатор; 10 – аппарат барботажный: 11 –
емкость сборная.
27

28.

Навоз или помет, торф и минеральные добавки дозированно
подаются на установленный наклонно транспортер-смеситель,
который выполняет одновременно смешивание компонентов и
загрузку их в биореактор. Он оборудован системой вентиляции,
обеспечивающей аэрацию в объеме 4–6 м3/ч в расчете на 1 т
смеси. В систему вентиляции включен электрокалорифер,
позволяющий при необходимости подогревать подаваемый воздух
до 40 0С. Выгрузка готового компоста осуществляется шнековым
конвейером, расположенным в центре торцевой поверхности
барабана. Готовый компост подается на сепаратор для отделения
крупной фракции размером более 8 мм, которая направляется на
повторную обработку в биореактор, а готовый продукт – на
площадку хранения. Отработанный воздух из биореактора
поступает на конденсатор, где образуется конденсат в виде
аммиачной воды. Производительность биореактора с общим
объемом барабана 20 м3 и степенью загрузки 60–70% на
компостировании помета составила 4 м3 в сутки при длительности
цикла замещения трое суток.
28

29.

Показатели
УЭК-5
УЭК-10
УЭК-0,25
5,0
10,0
0,25-1,0
22,5
30,0
4,4
1,5-3,0
2,5-4,0
0,8-1,1
Объем ферментера, м3
25,0
48,0
3,0-7,0
Габаритные размеры, м
7,6х2,7х3,2
16,6х3,2х0,5
2,0х1,5х1,0
7000
11350
520
Производительность по готовому
продукту, м3/сутки
Установленная мощность, кВт
.
Расход электроэнергии, кВт ч/м
Масса, кг
3
Биоустановки экспресс-компостирования (УЭК).
Компосты многоцелевого назначения (КМН) могут
использоваться не только в качестве органического
удобрения, но и как кормовая добавка в рационы
сельскохозяйственных животных. Процесс компостирования
происходит в закрытом ферментаторе при принудительной
периодической подаче воздуха в компостируемую смесь.
29

30.

Принципиальная схема аэробной ферментации навоза:
1 – помещение для ферментации сырья; 2 – рабочая смесь; 3 – ворота; 4 –
вентилятор напорный; 5 – вентилятор вытяжной; 6 – система нвпорных
воздуховодов; 7 – отверстия для замера температуры; 8 – штанга
кислородомера; 9 – гибкий шланг; 10 – кислородомер.
30

31.

К основным преимуществам разработанной технологии по сравнению с
традиционным компостированием на открытых площадках авторы
относят:
• – сокращение длительности обработки навоза с 60–90 до 5–8 суток;
• – высокую эффективность получаемого продукта: 1 т КМН заменяет
4 т обычных торфонавозных компостов;
• – существенное снижение капитальных и эксплуатационных затрат
на производство и применение КМН;
• – стерилизацию навоза от болезнетворных микроорганизмов и
семян сорных растений;
• – устранение неприятных запахов.
• КМН представляет собой однородную (55–70% влажности сыпучую
массу темно8коричневого цвета без неприятного запаха.
• Он может храниться в буртах под открытым небом, технологичен
для погрузки, перевозки и внесения в почву, в том числе локально в
рядки.
31

32.

Более эффективными способами обеззараживания бесподстилочного
навоза по сравнению с простым его выдерживанием в хранилищах
являются жидкое компостирование и метановое сбраживание.
Жидкое компостирование производится с участием аэробных бактерий
и, так же как компостирование твердого навоза, сопровождается
выделением тепла.
32

33.

Для
обеспечения
жизнедеятельности
аэробных
микроорганизмов навоз насыщают воздухом с помощью
аэраторов различных конструкций. В процессе такой обработки
микроорганизмы
расщепляют
органику,
происходит
дезодорация, а при достаточно высокой температуре – и
стерилизация навоза. Масса становится более однородной,
лучше перекачивается и хранится без расслаивания.
Недостатком этого способа обработки являются значительные
потери азота. Однако для некоторых хозяйств это может
обернуться достоинством, в частности для оказавшихся в
результате роста городов в ближайших пригородах или даже в
черте города. Характерной особенностью таких хозяйств
является острый дефицит сельскохозяйственных угодий для
использования навоза в качестве удобрений. Снижение
содержания азота в результате аэраций жидкого навоза
позволяет резко сократить потребность в сельскохозяйственных
угодьях за счет увеличения доз внесения и благодаря этому
решить проблему утилизации навоза без ущерба для
окружающей среды.
33

34.

• Метановое сбраживание навоза в противоположность
жидкому компостированию– это анаэробный процесс,
не сопровождающийся выделением тепла. В результате
получают два продукта: органическое удобрение и
биогаз. В мире получили распространение биогазовые
установки, работающие по двум из трех температурных
режимов, – мезофильному и термофильному.
Мезофильный режим сбраживания основан на
деятельности микроорганизмов, производящих
переработку органического сырья при температуре
около 35 0С, а термофильный – при 50–55 0С. Помимо
указанных существует еще и психрофильный режим
сбраживания при температуре 15 0С.
34

35.

При термофильном режиме в метантенк необходимо подводить
больше тепла для поддержания температуры в заданных пределах.
Но в этом режиме ускоряется процесс ферментации органической
массы и достигается значительный обеззараживающий эффект.
Применение
мезофильного
и
психрофильного
режимов
сбраживания несколько уменьшает затраты на нагрев биомассы, но
увеличивает продолжительность сбраживания и снижает
эффективность обеззараживания. Наиболее эффективным считается
термофильный режим сбраживания, так как он ускоряет процесс и
обеспечивает обеззараживание массы.
Применяются два режима работы биогазовых установок:
непрерывный и циклический. В первом случае сбраживание не
прекращается как во время загрузки сырья, так и при выгрузке
сброженной массы. Основной недостаток этого режима состоит в
том, что в сброженную массу, как правило, попадают и
неразложившиеся материалы, что снижает эффективность
установки и не гарантирует полного обеззараживания биомассы. В
циклическом режиме этих недостатков нет, но нарушается
равномерность выхода газа, возникают затраты на сооружение
дополнительных метантенков.
35

36.

Принципиальная схема обработки жидкого навоза методом
метанового сбраживания:
1 – навозосборник; 2, 8 – насосы; 3 – измельчитель; 4 –
теплоэнергетический блок; 5 – метантенк; 6 – газгольдер; 7 –
теплообменник (подогреватель); 9 – промежуточная емкость; 10 –
мобильный транспортер; 11 – навозонакопитель; 12 – газовая свеча.
36

37.

Исходная масса должна отвечать следующим требованиям:
1) быть свежей, гомогенной по составу, однородной по концентрации
взвешенных веществ, иметь максимальное содержание органического
вещества и максимальную температуру;
2) в массе не должно быть включений размером выше 30 мм и твердых
частиц, плотность которых существенно превышает плотность жидкости
(бетон, глина, песок и другие посторонние включения);
3) влажность массы должна находиться в диапазоне 90–92%, рН 6,9–8,0,
содержание жирных кислот – 600–1500 мг/л, отношение углерода к азоту –
С:N = 10:16.
Продолжительность анаэробного сбраживания навоза составляет от 5 до 20
суток в зависимости от вида, дозы загрузки, режима обработки массы,
скорости процесса, предельной степени разложения органического
вещества. Производительность метантенков по биогазу при дозе загрузки
10% и степени разложения органического вещества до 40% составляет 300 л
с 1 кг абсолютно сухого органического вещества навоза КРС.
Теплотворная способность получаемого биогаза – более 23 МДж/м3.
Содержание метана СН4 – 65–70%, углекислоты СО2–29–34% и сероводорода
H2S– 0,2–0,3% (табл. 5.6). Биогаз с высокой эффективностью может
трансформироваться в тепловую и электрическую энергию. Суммарный КПД
его использования в качестве топлива – до 90%. Количество электроэнергии,
вырабатываемой с использованием биогаза, составляет в среднем 2 кВт
∙ч/м3.
37

38.

Физические свойства биогаза
Компоненты биогаза
Показатели
Смесь
65%СН4+35%СО2
СН4
СО2
Н2
Н2S
55,0-70,0
650,0750,0
27,0-44,0
1,0
3,0
100,0
-
585,0
-
650,0-750,0
нормальная
0,72
1,98
0,09
1,54
1,2
критическая
102,0
408,0
31,0
349,0
320,0
Объемная доля, %
Температура
воспламенения
Плотность, г/л:
Метановое сбраживание навоза привлекает в настоящее время большое
внимание, вызванное, с одной стороны, поиском альтернативных
источников энергии, а с другой – необходимостью предотвращения
распространения инфекций. С энергетической точки зрения биогазовые
установки наиболее эффективны в районах с теплым климатом, где легче
обеспечить поддержание необходимой температуры в реакторе. В северных
регионах большая часть получаемого биогаза уходит на подогрев установки.
Как показали исследования, процесс метанового сбраживания становится
энергетически эффективным только в том случае, когда к жидкому навозу
добавляется такое же количество высококачественного кукурузного силоса.
38

39.

Важно отметить, что метановое сбраживание является только методом
обработки, в частности, стерилизации и дезодорации навоза, но отнюдь
не методом его утилизации, как это иногда представляется. Количество
массы после обработки практически не уменьшается.
Таким образом, метановое сбраживание – это лишь одно звенов цепи
операций по обработке и использованию навоза. Но это звено
превращает экологически опасные отходы в полноценное органическое
удобрение с существенно лучшими, чем необработанный навоз,
агрохимическими свойствами. При анаэробной обработке навоза
фосфор и калий практически полностью сохраняются. Потери азота,
которые при других методах обработки составляют до 30%, в процессе
метанового сбраживания не превышают 5%. При этом значительная
часть азота, присутствующего в навозе в форме органических
соединений, в сброженной массе содержится в аммиачной форме,
которая быстро усваивается растениями. При этом обеспечиваются
стабилизация, дезодорация и обезвреживание сброженной массы,
концентрация загрязняющих органических веществ снижается до 40%.
Использование сброженного навоза обеспечивает прибавку урожая
сельскохозяйственных культур, как в открытом грунте, так и в теплицах,
до 25%.
39

40.

Разделение навоза на фракции
Для выделения из навоза посторонних включений, неизмельченных
стеблей сена и соломы и т. п., в некоторых случаях целесообразно
разделять навоз на твердую и жидкую фракции. Это нужно, например,
при содержании животных в заглубленных боксах с использованием
соломенных «матрацев», поскольку разделение получаемого
полужидкого навоза позволит повысить надежность работы насосов,
облегчит его перемешивание в хранилищах и предотвратит забивание
рабочих органов машин для внесения. Как отмечалось, простое
выдерживание навоза в хранилищах не обеспечивает его стерилизации
от болезнетворной микрофлоры, яиц гельминтов и семян сорных
растений. Вместе с тем при длительном хранении жидкого и
полужидкого навоза яйца гельминтов и часть семян сорняков выпадают
в осадок. Его разделение позволяет выделить их в твердую фракцию и
затем обезвредить путем компостирования. Разделение массы,
сброженной и стерилизованной в метантенках, позволяет получить
осветленную жидкую фракцию, что может облегчить ее использование
в системах полива и подкормки растений в сооружениях защищенного
грунта.
40

41.

Твердую фракцию, получаемую при разделении навоза и продуктов его
обработки, можно использовать как внутри хозяйства, так и реализовать
садоводам-любителям, что позволит получить дополнительный доход.
Использование твердой фракции в качестве подстилки возможно только в
том случае, если ее влажность не превышает 35–40%, что требует больших
затрат энергии на удаление избыточной влаги. Кроме того, это не безопасно
с санитарной точки зрения.
В связи с этим разделение рационально для полужидкого навоза
влажностью до 92%.
Разделение навоза, продуктов его переработки и навозных стоков
производят гравитационным методом в вертикальных или горизонтальных
отстойниках, с помощью механических средств или комбинированным
способом, сочетая отстаивание и механические средства. Для механического
разделения навоза КРС применяют виброгрохоты, фильтрующие или
осадительные центрифуги и фильтр-прессы.
При разделении жидкого навоза на виброгрохоте типа ГБН3100 с
отверстиями сит 1–2 мм влажность твердой фракции составляет 88%, что
существенно выше, чем допускается для обеззараживания ее методом
компостирования. Поэтому виброгрохоты обычно применяют только для
отделения посторонних включений и предварительного разделения массы.
Более рационально использовать виброгрохот в комплекте с прессфильтром, например ПЖН-368А.
41

42.

Комплект оборудования для механического разделения навоза на
фракции и их внесения.
Эффективность разделения жидкого навоза и стоков влажностью 98%
на центрифугах УОН-Ф-835 и ЦН-Ф-50 составляет 45%, влажность
твердой фракции – 82%.
Разделять навоз на фракции можно на прессах.
42

43.

Применяют три метода разделения жидкого навоза на
фракции:
- в отстойниках-накопителях;
- выпариванием;
- механическими средствами.
Разделение на фракции в отстойниках-накопителях требует
строительства дорогих и в большом количестве отстойных
сооружений.
Наиболее простой отстойник – это резервуар глубиной не менее
5м круглой или прямоугольной формы. Жидкий навоз вводится в
отстойник по центральной трубе сверху вниз, попадает в
нижнюю коническую часть отстойника. Взвешенные частицы
оседают, а жидкая фракция медленно поднимаясь, сливается из
отстойника. Сечение отстойника настолько велико, что скорость
подъема жидкой фракции значительно меньше скорости
оседания твердых частиц. Для свиного навоза скорость подъема
должна быть меньше 0,7 мм/с, а продолжительность
пребывания суспензии в отстойнике не менее 2 часов.
43

44.

Влажность получаемого осадка составляет 93…94 %, что
требует его дополнительного обезвоживания. Поэтому такие
вертикальные отстойники используют как первичные с
последующим машинным обезвоживанием. Использование
вертикальных отстойников выгодно тем, что резко
сокращается объем переработки твердой фракции: выход
осадка составляет 20 % от исходного жидкого навоза
влажностью 98 %.
• Горизонтальный отстойник-накопитель – самостоятельное
сооружение. Представляет собой прямоугольный бассейн
размером 110х33х2,25м. Дно и стенки – бетонные. В дне
сделаны дренажные лотки с перфорированными трубами
или плитами, заполненные щебнем.
• Бассейны заполняются жидким навозом, при этом дренаж не
работает – закрыты задвижки дренажных линий.
44

45.

Периодически по мере образования осадка
осветляемая жидкость сливается с любого уровня через
водосбросы. После заполнения накопителя осадком слоем
1,5…1,8 м подачу навоза переключают на следующий
накопитель. Открываются дренажные задвижки и
образовавшийся осадок обезвоживается с 90…92 %
влажности до 80 % за счет испарения влаги и фильтрации
через дренаж за два месяца летом и три-четыре месяца
зимой.
• Выгрузка твердого осадка осуществляется мобильными
погрузчиками, которые заезжают с транспортными
средствами в отстойник-накопитель по пандусам.
45

46.

Наиболее эффективными для поточной технологии являются
средства разделения на фракции с использованием активных
методов. К ним относятся фильтрование с постоянным удалением
осадка с фильтровальной перегородки (виброфильтры),
фильтрование с повышенным давлением (фильтрпрессы),
комбинации обоих факторов одновременно (центрифуги,
вакуумфильтры).
Схема разделения навоза на фракции методом кривого сита
Кривое сито – наиболее простая установка (см. рисунок 13.1).
Фильтрование происходит под действием сил гравитации, а очистка
поверхности сита от твердых частиц – смывом вновь поступающих
порций. Установка эффективна в работе. Влажность твердой
фракции 86…88 %, ее требуется дополнительно обезвоживать.
Поэтому кривое сито используется как первая ступень
обезвоживания.
46

47.

Динамический фильтр (вибросито) (см. рисунок 13.2)
представляет собой цилиндрический бункер с коническим
дном (конус вверх) из нержавеющей сетки с размером ячеек
1…3 мм. Бункер установлен на раме через цилиндрические
пружины и приводится в движение мотор-вибратором.
• Масса, поступающая в центр бункера, под действием
вибрации растекается к периферии и фильтруется. Фильтрат
стекает через нижний бункер, а твердый осадок удаляется
через тангенциально установленные лотки.
Производительность по исходной массе W = 97…98 %
составляет 6…8 т/ч, влажность осадка – 80…90 %.
• Вибросита работают ненадежно, так как забиваются твердой
фракцией.
47

48.

Осадительная центрифуга ОГШ-502К-4 представляет собой
размещенные соосно ротор и конический шнек, посаженный на полый вал.
Суспензия вводится через полый вал. Под действием центробежных сил
прижимается к периферии ротора, где происходит разделение: твердая
более тяжелая фракция прижимается к ротору и непрерывно
образовывающийся слой снимается витками шнека и перемещается в
суживающуюся коническую часть, где дополнительно отпрессовывается.
Осветленная жидкость вновь поступает порциями суспензии. Шнек
вращается на 1,5…2 % медленнее ротора в ту же сторону.
Производительность по исходной массе при W=91…94 % – 20…25т/ч.
Влажность твердой фракции – 67…70 %.
Диаметр ротора – 500 мм.
Частота вращения, мин-1– 2000; 2300; 2650.
48

49.

Хранение навоза.
• В
соответствии
с
современными
экологическими
требованиями
каждая
ферма
должна
иметь
навозохранилище, объем которого должен быть рассчитан на
интервал между разрешенными сроками внесения навоза в
почву.
• Для жидкого бесподстилочного навоза или его жидкой
фракции наиболее рациональны хранилища цилиндрической
формы, изготовляемые из железобетонных конструкций или
из стальных листов, покрытых специальной тройной
антикоррозийной защитой (см. вклейку, ил. 39). В
зависимости от числа листов в кольце и высоты хранилища
его емкость может составлять от 122 до 10000 м3.
• Стоимость единицы объема цилиндрических хранилищ
меньше, чем прямоугольных, так как цилиндр имеет лучшее
соотношение между строительным объемом и площадью
застройки. Кроме того, в круглых резервуарах навоз легче
перемешивать перед его выгрузкой.
49

50.

Загружать такие хранилища можно открытой струей сверху или
закрытой струей под слой навоза.
Переход с заполнения сверху на заполнение под слой позволяет на
треть сократить выделение аммиака и потери азота. Для
предотвращения обратного тока навоза при загрузке под слой в
верхней точке заливной трубы необходимо установить воздушный
клапан. Его применение позволяет, кроме того, в какой-то степени
предотвратить замерзание навоза в вертикальных участках
трубопровода (гидрозатворе).
50

51.

Схемы загрузки навозохранилищ:
а – открытой струей сверху; б – закрытой струей под слой навоза.
Стационарные мешалки для навоза
51

52.

Мешалка на трактор.
52

53.

Чаще практикуются открытые лагуны, т. е. вырытые в земле котлованы,
покрытые специальной пленкой.
• Они несколько дешевле железобетонных, но значительно менее
долговечны. В связи с небольшой глубиной эти лагуны занимают
много площади. Если они не закрыты сверху, то навоз разбавляется
атмосферными осадками, что требует соответственного увеличения
емкости хранилищ.
53

54.

Насос для выгрузки навоза.
Выгрузку жидкого навоза из хранилищ производят стационарными
или навешиваемыми на трактор насосами.
Для полужидкого навоза применяются наземные или
полузаглубленные хранилища траншейного типа, оборудованные
съездами с уклоном 15% и системой дренажа жидкой фракции
54

55.

Насос на тракторе для выгрузки навоза
55

56.

Завершая раздел, можно сформулировать следующие основные выводы и
рекомендации.
1. Навоз крупного рогатого скота содержит необходимые растениям
питательные вещества, и в соответствии с законами природы его следует
использовать в качестве органического удобрения.
Однако при этом должны быть приняты все меры к сокращению потерь
питательных веществ и учтены санитарные ограничения, обеспечивающие
охрану окружающей среды от загрязнения.
2. Основной характеристикой навоза является его влажность. Ее увеличение
всего на несколько процентов приводит к многократному росту получаемой
на ферме навозной массы, а следовательно, объемов и стоимости
навозохранилищ, затрат на доставку и внесение навоза при одновременном
снижении его удобрительной ценности. Поэтому для сокращения выхода
навоза необходимо всемерно избегать разбавления его водой.
3. Содержание скота на обильной подстилке положительно влияет на
здоровье животных, уменьшает непроизводительные потери тепла,
улучшает микроклимат помещений и повышает удобрительную ценность
навоза за счет питательных веществ, содержащихся в подстилке, и
сокращения их потерь из экскрементов.
56

57.

4. Для уборки твердого подстилочного навоза следует использовать
мобильные навозоуборщики с переменной шириной захвата или
комбинированные агрегаты, состоящие из навесного навозоуборщика и
прицепного разбрасывателя подстилки.
5. Для уборки навоза при бесподстилочном содержании коров следует
использовать стационарные скреперные навозоуборочные установки, а при
использовании «косметической» подстилки–скреперные установки или
мобильные навозоуборочные.
6. Для сбора и выгрузки навоза при содержании скота на «косметической»
подстилке из опилок, торфа или измельченной соломы целесообразно
технологию с конвейером КНШ-300 в поперечном канале-накопителе и
шнековым загрузчиком навоза ЗНШ-350.
Россельхозакадемии технологию с конвейером КНШ-300 в поперечном
канале-накопителе и шнековым загрузчиком навоза ЗНШ-350. При
бесподстилочном содержании животных поперечный коллектор может быть
выполнен из пластиковой трубы диаметром 600 мм с вертикальными
окнами в местах сброса навоза из продольных каналов. Смыв навоза из
коллектора в промежуточный навозоприемник производится струей жижи
из специального насоса этого навозоприемника.
57

58.

7. Наиболее эффективным способом обработки подстилочного навоза,
обеспечивающим стерилизацию его от болезнетворной микрофлоры и
семян сорных растений, является компостирование в закрытых
биореакторах (ферментаторах).
8. Эффективными способами стерилизации бесподстилочного навоза
являются жидкое компостирование и метановое сбраживание. При этом
следует иметь в виду, что количество массы после обработки не
уменьшается. Целесообразность применения этих способов должна быть
определена технико-экономическим расчетом.
9. Разделение навоза на фракции не является обязательной операцией его
обработки. Целесообразность ее применения, а также метод и технические
средства разделения следует определять в каждом конкретном случае с
учетом состава и влажности навоза, общей технологической схемы его
обработки и использования, возможностей реализации твердой фракции и
других условий.
10. В соответствии с современными экологическими требованиями каждая
ферма должна иметь навозохранилища, емкость которых позволяет
накапливать навоз в промежутках между разрешенными сроками внесения
его в почву. Для хранения бесподстилочного навоза и его жидкой фракции
наиболее рациональны цилиндрические навозохранилища из сборных
железобетонных элементов или металлических листов, покрытых
специальной антикоррозийной защитой.
58

59.

На крупных свиноводческих фермах (комплексах) особо важное
место занимают мероприятия по переработке навоза и его
использованию. Они должны обеспечивать обеззараживание
навоза, его хранение и получение высококачественного
органического удобрения.
• Здесь применяют разделение навоза на твердую и жидкую
фракции. Жидкая фракция после соответствующей обработки
(аэрации) используется для орошения полей. Твердая (после
выдержки) также используется в качестве удобрения.
• Наряду с разделением навоза на две фракции в ряде хозяйств
применяют компостирование жидкого навоза. Для этой цели на
территории фермы строят цех или фабрику по приготовлению
смесей из навоза, органических и минеральных добавок.
На 1 тонну навоза в этом случае добавляют 600 кг торфокрошки ( ) и 4 –
20 кг минеральных удобрений. Все компоненты тщательно
перемешиваются и идут на хранение. Компосты штабелируют на
специальных площадках и выдерживают в буртах до их полного
созревания. При этом они обеззараживаются за счет
биотермического процесса.
59