Піскун В.І. Обгрунтування та розробка ресурсозберігаючих технологій видалення та оброблення стоків при промисловому виробництві продуктів тваринництва

Короткий зміст

Для моделювання та оцінки технологій і технічних засобів видалення та обробки стоків була розроблена комп’ютерна модель блочної структури (рис. 2).

Оцінка технологій і засобів механізації видалення та оброблення гноєвміщуючої продукції при промисловому виробництві продуктів тваринництва. Оцінку та моделювання технологій і технічних засобів видалення та підготовлення стоків до використання проводили на основі розробленої нами комп’ютерної моделі.

Біоенергетична оцінка технологій видалення стоків. Оцінку проводили на комплексі з виробництва 12 тис. ц свинини за рік у господарстві “Агрофірми “Шахтар” для ізольованих секцій із поздовжнім та поперечним їх розміщенням: механізованим видаленням скребачковими транспортерами КСУ-Ф-1-5 і КГС-7 та гідравлічним – самопливні технології безперервної та періодичної дії. Одержані результати свідчать, що при поздовжньому розміщенні ізольованих секцій біоенергетичні витрати на одне скотомісце знаходяться у межах від 5073,13 МДж до 5065,0 МДж при механізованому видаленні та у межах від 4138,29 МДж до 4260,05 МДж при технологіях гідравлічного видалення. При поперечному розміщенні ізольованих секцій у приміщенні витрати на одне скотомісце при реалізації технологій механізованого видалення становлять 3192,24 МДж, а технології гідравлічного видалення - 2782,82 - 2891,11 МДж.

Наведені дані свідчать, що використання технологій гідравлічного видалення стоків більш доцільне в порівнянні з механізованим видаленням, як при поперечному, так і при поздовжньому розміщенні ізольованих секцій, оскільки, капітальні вкладення й експлуатаційні витрати знижуються на 12,83 - 18,43 % із розрахунку на одне скотомісце.

Технології видалення стоків при поперечному розміщенні ізольованих секцій потребують менших капітальних вкладень і експлуатаційних витрат у порівнянні з розміщенням секцій уздовж приміщення і дають змогу знизити їх на 32,78 - 36,97 % у розрахунку на одне скотомісце.

Біоенергетична оцінка технологічного процесу розділення стоків на різних пристроях. Проведена оцінка найбільш поширених у виробництві процесів устоювання стоків: вертикальних і горизонтальних відстійників, засобів механізації для розділення стоків із блоком тонкошарового устоювання. Встановлено, що найменші біоенергетичні витрати на розділення вихідних стоків мають місце при використанні пристрою для розділення стоків (625653 МДж/рік) і вони на 7,6 % менші, ніж у горизонтальному відстійнику і на 17,9 % менші, ніж у вертикальних відстійниках. Крім того, враховуючи те, що у пристрої для розділення стоків отримують осад із меншою вологістю відповідно на 8 - 9 % та 8 -10 %, ніж в інших пристроях, то його найбільш доцільно широко застосовувати в сучасних технологічних лініях оброблення стоків.

Біоенергетична оцінка технологічного процесу збезводнення осаду стоків на різних пристроях. Визначення біоенергетичних витрат на технологію оброблення осаду з використанням різних засобів механізації на комплексі з виробництва 12 тис. ц м’яса за рік свідчить, що найменші біоенергетичні витрати на збезводнення осаду забезпечувались при використанні бункера-збезводнювача і вони становили 110395 МДж/рік. Біоенергетичні витрати при використанні наведених систем збезводнення осаду знаходяться в межах від 110395 МДж/рік до 576007 МДж/рік. Використання бункера-збезводнювача осаду дає можливість знизити біоенергетичні витрати у 1,27 раза в порівнянні з фільтруючою центрифугою УОН-700 і в кілька разів - у порівнянні з осаджувальною центрифугою, фільтр-пресом; вакуум-фільтром та бункером-дозатором.

Біоенергетична оцінка технологій оброблення стоків з блоком механічного розділення. Оцінку технологічних ліній, укомплектованих різними пристроями для розділення стоків та збезводнення осадів, проводили на комплексі з поголів’ям 12 тис. свиней при комбінованому (вихід стоків 250 т за добу) та гідрозмивному способах (вихід стоків 600 т  за добу) видалення стоків., До складу різних технологічних ліній розділення стоків входили такі засоби: пристрій для розділення стоків та бункер-збезводнювач осаду (УРС); горизонтальний відстійник ООС-25 (ГВ), фільтрувальна центрифуга УОН-700 із проміжними насосами ЦМФ; сито дугове  СД-Ф-50, прес ПЖН-68А, відстійник ООС-25 і центрифугою УОН-700 та проміжними насосами ЦМФ; вертикальний відстійник (ВВ), фільтрувальна центрифуга УОН-700, осаджувальна центрифуга ОГШ-502К-4 та проміжні насоси ЦМФ.

Установлено, що найменші біоенергетичні витрати на розділення вихідних стоків мають місце при використанні установки для розділення стоків і вони становили 731939 МДж та 823569 МДж при обробці відповідно 250 т та 600 т стоків за добу. Використання УРС дає змогу знизити витрати при обробленні 250 т вихідних стоків у 1,4 раза в порівнянні з відстійниками ООС-25 та центрифугою УОН-700 у 2,53 раза в порівнянні з центрифугою УОН-700 і відстійниками ООС-25; та у 1,87 раза в порівнянні з ситом СДФ-50, пресом ПЖН-68А, відстійником ООС-25 і центрифугою УОН-700. Наведені дані також свідчать, що в технологічних лініях розділення стоків вихідні стоки доцільно розділювати з використанням процесу відстоювання з наступним збезводненням осаду шляхом фільтрування. Так, при використанні в технологічних лініях одного й того ж обладнання, наприклад, відстійника ООС-25 та фільтрувальної центрифуги УОН-700, при розділенні вихідних стоків на відстійнику ООС-25 та збезводнюванні осаду на центрифузі УОН-700 забезпечується зниження біоенергетичних витрат на оброблення стоків у 1,8 раза у порівнянні з технологією, де вихідні стоки розділювали на центрифузі УОН-700, а фільтрат освітлювали у відстійнику ООС-25.

Обґрунтування та розробка удосконаленої технології видалення стоків при концентратному типі годівлі та їх перемішування. Для зниження капітальних вкладень при будівництві ресурсозберігаючих технологій видалення стоків нами запропонована удосконалена самопливна технологія безперервної дії з донним шибером (Пат. №53605А, Україна). До такої технології, фрагмент якої наведено на рис. 3, входять ванна, канали 1 і 2, які перекриті решітчастою підлогою 3 та з’єднані між собою лотком 4, донний шибер 5 з переливною трубою 6, трубопровід 7, оглядовий колодязь 8, колектор 9.

Дослідження фрагменту удосконаленої самопливної технології безперервної дії свідчать, що витрати води на видалення стоків в експериментальному варіанті становили 0,0005 – 0,00055 м³ на кілограм нативного гною, який надійшов до технології видалення стоків при тиску в системі подачі води для видалення 2 кг/см³. Повнота видалення гною в такій удосконаленій технології становила 32,2 %, а в базовій – 30,4 %. Вологість осаду в технології видалення знаходилась у межах від 82,72 % до 87,19 %. Вміст біогенних - азоту, фосфору, калію в осаді стоків становив відповідно 0,21 - 0,38 %; 0,11 - 0,18 %; 0,03 - 0,13 % від сухої речовини.

Статистичне опрацювання результатів експерименту з визначення витрат води при видаленні стоків та повноти видалення гною в удосконаленій та базовій технологіях показало, що з достовірністю р ³ 95 % одержані результати за цими технологіями не відрізнялись.

Виробнича перевірка та визначення біоенергетичної ефективності удосконаленої самопливної технології видалення стоків при концентратному типі годівлі. Проведені дослідження щодо розробки та обґрунтування удосконаленої самопливної технології видалення стоків безперервної дії покладені в основу розробленої нами технологічної частини «Проекту технології видалення та збирання стоків на комплексі з виробництва 12 тис. ц свинини за рік». Результати визначення біоенергетичних витрат при використанні удосконаленого та базового варіантів вказують, що при використанні удосконаленої самопливної технології видалення стоків біоенергетичні витрати на виробничих зонах знаходились у межах від 253558 МДж до 488551 МДж, а у базових варіантах від 313455 МДж до 552727 МДж.

Обґрунтування, розробка та біоенергетична оцінка різних технологій перемішування стоків. Для забезпечення перемішування стоків у приймальних резервуарах та їх подавання до цеху розділення було розроблено комплект обладнання з гідравлічною технологією перемішування, схеми яких наведено на рис. 4.

Випробування показали, що через 30 хвилин після початку перемішування концентрація зважених речовин у стоках досягала максимального значення і практично в подальшому не змінювалася. Проведена нами біоенергетична оцінка розроблених гідравлічних технологій перемішування із насосами типу ЦМФ160/10, ФГ144/46в, НЖН-200 показала, що питомі сукупні витрати енергії знаходяться у межах від 3,41 МДж/м³ до 4,9 МДж/м³. Використання запропонованого комплекту обладнання з насосом ЦМФ160/10 дає змогу знизити біоенергетичні витрати на процес перемішування в 1,37 та 1,44 раза у порівнянні з насосом ФГ144/46в та НЖН-200, відповідно.

Розробка та перевірка технологій оброблення гноєвміщуючої продукції при промисловому виробництві продуктів тваринництва із отримання супутніх продуктів – високоякісних органічних добрив та кормової добавки. Ефективним способом поліпшення використання поживних речовин стоків та продуктів їх оброблення є одержання з гноєвміщуючої продукції високоякісних органічних добрив та кормової добавки для тваринництва, що забезпечує збільшення урожайності сільськогосподарських культур та підвищення продуктивності тварин, а також поліпшує захист довкілля від забруднень. Технологія оброблення гноєвміщуючої продукції (рис. 5) включає процеси: оброблення стоків або напіврідкого гною, карантинування отриманих продуктів та підстилкового гною, біотермічне оброблення твердої частини продуктів підприємств із виробництва тваринницької продукції, часткове її вермикомпостування, одержання кормових біодобавок і використання їх при годівлі тварин із використанням продуктів оброблення для удобрення та зрошування сільськогосподарських угідь.

Обґрунтування основ теорії створення ресурсозберігаючих технологій оброблення стоків із блоком механічного розділення.