Аннотация 2
Введение 5
1 Использование отходов животноводства с ферм в качестве удобрений для
полей сельскохозяйственных культур 7
1.1 Анализ животноводческих ферм Московской области 7
1.2 Анализ состояния проблемы применения отходов животноводства в
качестве удобрений 9
2 Технологические решения по переработке животноводческих отходов 14
2.1 Компостирование 14
2.2 Пеллетирование 16
2.3 Анаэробное сбраживание 17
2.4 Патентный анализ биогазовых установок 22
3 Расчетная часть 32
3.1 Материальный баланс 32
3.2 Тепловой баланс 39
3.3 Расчет перемешивающего устройства 43
Заключение 47
Список используемой литературы и используемых источников 48
На территории Московской области в настоящее время происходит рост животноводческих ферм, что приводит к увеличению объема навоза и негативному влиянию на экосистему. Одной из главных проблем любой фермы на сегодняшний день является утилизация отходов, так как чем больше поголовье, тем больше отходов получается в итоге. Это также усугубляется тем, что увеличивающееся количество органических отходов повышает концентрацию азота и фосфора в стоках, которые могут попадать в природные водоемы и внутренние водные источники. В некоторых случаях уровень азота может достигать 15 мг/л (в то время как норматив для сельскохозяйственных участков составляет 6 мг/л), а уровень фосфора может превышать норматив в 5-6 раз и достигать 2 мг/л (норматив для сельскохозяйственных участков 0,5 мг/л).
Ежегодно в нашей стране образуется около 10 млн. тонн животноводческих отходов. Тот факт, что животные плохо усваивают энергию растительных кормов и что более половины этой энергии используется непроизводительно - уходит в навоз, позволяет рассматривать последний не только как органическое удобрение, но и как мощный источник энергии. Актуальность данной проблемы связана с негативным влиянием животноводческой промышленности на окружающую среду. Один из путей рациональной утилизации навоза и навозных стоков животноводческих ферм - их анаэробное сбраживание, которое обеспечивает обезвреживание навоза и сохранение его как удобрения при одновременном получении локального источника энергии - биогаза. Превращение биомассы во вторичный энергоноситель происходит при помощи микроорганизмов. При анаэробном (без доступа воздуха) брожении биомассы (навоз, органические отходы) под воздействием различных групп бактерий происходит образование биогаза, который состоит в основном из метана (55-70%) и углекислого газа (25-35%). Анализ литературных источников показывает, что биогазовые установки часто разрабатываются без учета их использования в технологических линиях утилизации навоза, а получение биогаза рассматривается без взаимосвязи с параметрами установок для конкретных ферм и температурой окружающей среды. В результате возникают явные противоречия между теорией процесса анаэробного сбраживания навоза с получением биогаза и методами построения и расчета технических систем для его осуществления. Таким образом, цель настоящего исследования заключается в определении оптимальной технологии переработки животноводческих отходов для конкретных условий.
Для решения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- изучить деятельность сельскохозяйственных предприятий Московской области и их влияние на экологическую обстановку в регионе;
- оценить эффективность существующих технологических схем утилизации животноводческих отходов;
- предложить оптимальное решение по обработке отходов;
- произвести расчет материального баланса.
В бакалаврской работе изучена сельскохозяйственная деятельность в Московской области и выявлена проблема утилизации отходов КРС, где лишь около 30% мест хранения отвечают требованиям по охране окружающей среды. Предельно допустимая концентрация отходов превышает норму из-за ограничений сельскохозяйственных площадей, что в свою очередь говорит о недостаточной эффективности систем переработки этих отходов, используемых на предприятиях.
Анализ технической литературы позволил сделать вывод о целесообразности использования для частного фермерского хозяйства мезофильного режима брожения. Этот выбор основывается на экономической целесообразности предлагаемого решения с учетом оптимального выхода по биогазу.
В ходе работы был проведен патентный поиск на предмет подбора оптимальной биогазовой установки для частного фермерского хозяйства на 100 голов коровьего скота. Обоснован выбор патента RU2688356C1. Высокая производительность биогаза достигается благодаря простоте конструкции, что дает возможность использовать ее в сфере агропромышленного производства с высокой надежностью и стабильностью работы. Аппаратная часть, используемая в технологическом цикле простая и не требует серьезных финансовых вложений.
Произведен расчет материального, теплового балансов;
перемешивающего устройства.
Таким образом, предложенное в работе технологическое решение позволяет снизить негативное воздействие на окружающую среду за счет переработки и обезвреживания отходов путем контролированного сбраживания в биогазовых реакторах
Цели и задачи в ходе бакалаврской работы были достигнуты.
