СПОСОБ ПОДГОТОВКИ БЕСПОДСТИЛОЧНОГО НАВОЗА К УТИЛИЗАЦИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2021 года по МПК A01C3/04 C05F3/06 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно - переработке и утилизации бесподстилочного навоза, преимущественно в полужидком виде, на предприятиях по производству животноводческой продукции.

В зависимости от способов содержания животных на фермах, типа их кормления и используемых технических средств для удаления навоза получают бесподстилочный навоз в полужидком виде влажностью до 92%, состоящий из кала, мочи, остатков кормов и технологической воды.

Известен способ утилизации бесподстилочного навоза, включающий механическое его разделение на фракции с последующим компостированием твердой и длительной выдержой в навозохранилищах жидкой [1].

Для механического обезвоживания навоза применяется центрифуга УОН-Ф-835 (изготовитель ВНИИМЖ), состоящая из рамы, каретки с ротором, передней стенки, переходной и загрузочной камер, пресс-камеры, питателя, ножа для съема твердой фракции и электродвигателя.

Недостатком данной технологии являются высокие биоэнергетические затраты на утилизацию бесподстилочного навоза и то, что работы по утилизации проводятся с нарушением экологических требований.

Известен способ переработки бесподстилочного навоза в удобрения, электрическую и тепловую энергию [2], согласно которому исходный навоз последовательно подвергают предварительной подготовке в аппарате, снабженном средствами перемешивания, анаэробной переработке в биогаз и биошлам в метантенке, оборудованном средствами стабилизации температурного режима, биошлам подвергают механическому обезвоживанию с получением жидкой и твердой фракции, твердую фракцию подвергают сушке в конвективной сушилке с использованием энергии сжигания биогаза и получением сухой фракции и влажного газа, сухую фракцию используют для приготовления удобрений, влажный газ используют для стабилизации температурного режима метантенка, жидкую фракцию подвергают гравитационному разделению в отстойнике с получением сгущеной фракции и надосадочной жидкости, сгущеную фракцию направляют в аппарат предварительной подготовки, надосадочную жидкость направляют на последующую очистку, а биогаз накапливают в газохранилище и сжигают в когенерационной установке с получением электрической и тепловой энергии. Способ реализуется биоэнергетическим комплексом переработки бесподстилочного навоза в удобрения.

Недостатком данного способа и биоэнергетической установки для его реализации являются высокие биоэнергетические затраы на переработку бесподстилочного навоза.

Известен комплекс БУГ-1 производства ООО "СПЕЦСТАНКИ" (Вологодская обл., Россия), предназначенный для переработки всех видов органических отходов - навоза КРС, свиного навоза, птичьего помета и т.д. и получения высокоэффективного органически чистого жидкого удобрения «КОУД», а также попутного биогаза [3].

Комплекс БУГ-1 осуществляет биотехнологическую переработку навоза и рассчитан для ферм крупного рогатого скота на 15-20 голов, свиноферм на 150-180 голов, птицеферм на 1500-1800 голов.

Комплекс БУГ-1 для утилизации сельхоз отходов состоит из биореактора объемом 6 м³ и газгольдера рабочим объемом 2 м³.

Первоначально в биореактор БУГ-1 фекальным насосом загружается 6 м³ субстрата, состоящего из навоза, благополучного в ветеринарном отношении влажностью 85%, и воды, смешанных в пропорции 1:1. В биореакторе автоматически поддерживается постоянная температура +52°С. Четыре раза в сутки на 15 минут автоматически включается перемешивающее устройство, которое сбивает корку на поверхности для более активного брожения и выделения биогаза. Через 7-10 дней начинается процесс активного брожения с выделением биогаза, который собирается в газгольдере. Далее идет непрерывный технологический процесс. Ежесуточно сливается 10% от рабочего объема биореактора готового жидкого удобрения (600 литров) и, соответственно, пополняется 10% субстрата. При этом ежесуточный выход биогаза составляет от 6-8 м³ и более в зависимости от состава навоза.

Недостатком стационарных биогазовых установок типа БУГ-1 является то, что они требуют крупных затрат на строительную часть, приобретение и монтаж технологического оборудования, использование которого, предусматривает проведение проектных работ и соответствующих согласований его размещения на территории фермы и специальной подготовки обслуживающего персонала.

Известны биореакторы для навоза БУГ-М - мини биогазовые установки для переработки навоза и помета (утилизация навоза КРС, утилизация свиного навоза, переработка конского навоза, переработка птичьего помета), с последующим получением высокоэффективного жидкого органического удобрения «КОУД» и попутного биогаза из отходов. Оборудование для переработки помета состоит из биореактора объемом 1 м³ и газгольдера рабочим объемом 1 м³, объем загрузки навоза 100 л в сутки, выход биогаза от 1 м³ в сутки, выход удобрения 100 л в сутки [4].

Однако все мини биогазовые установки предусматривают применение ручного труда и не могут найти эффективное применение путем их тиражирования при промышленном производстве продукции животноводства.

При промышленном производстве продукции животноводства применяются установки для механического разделения бесподстилочного навоза.

Известно техническое решение, когда на тракторном прицепе 2ПТС-4 устанавливается платформа, на которой монтируются сепаратор для навоза с щитом управления, система отгрузки твердой фракции, промежуточный бак - накопитель жидкой фракции, погружной насос, комплект гибких ПВХ трубопроводов с устройствами стыковки [5].

Настоящее техническое решение является гибким звеном в системе переработки навоза, способное обслужить несколько животноводческих зданий. Но решается не весь коплекс вопросов, а только перегрузка и разделение на фракции.

ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ - экологическая безопасность окружающей среды и снижение биоэнергетических затрат на утилизацию бесподстилочного навоза.

Поставленная цель достигается тем, что способ подготовки бесподстилочного навоза к утилизации включает конвейерную систему удаления навоза из животноводческого помещения в кузов тракторного прицепа, транспортировку к месту накопления и механическое разделение на твердую и жидкую фракции с анаэробной переработкой навоза. Механическое разделение навоза на твердую и жидкую фракции производят непосредственно в тракторном прицепе с помощью сепаратора, с распределением твердой фракции в попарно расположенные мягкие, выполненные из воздухонепроницаемой пленки, предварительно установленные в транспортные мешки типа «Биг-Бэг», снабженные в верхней и нижней части стропами, каждый из которых расположен в металлической обрешетке на поддоне, и жидкой в жесткие типа еврокуб IBC контейнеры, с последующей их герметизацией для создания анаэробного биохимического процесса разложения фракций, причем мягкие и жесткие контейнеры для стравливания избыточного давления газов, снабжены клапанами, которые после транспортировки контейнеров к площадке компостирования и распределения порознь для ярусного хранения на поддонах, соединяются между собой и газгольдером гибкими рукавами.

Устройство для подготовки бесподстилочного навоза к утилизации включает тракторный прицеп с сепаратором для механического разделения навоза на жидкую и твердую фракции, снабженный загрузочной воронкой приема навоза, выгрузным окном твердой и патрубком слива жидкой фракции. Сепаратор снабжен приводом от ВОМ трактора и смонтирован над попарно установленными на днище тракторного прицепа мягкими, выполненными из воздухонепроницаемой пленки, расположенными в транспортных мешках типа «Биг-Бэг», снабженными в верхней и нижней части стропами, каждый из которых расположен в металлической обрешетке на поддоне и жесткими типа еврокуб IBC контейнерами таким образом, что мягкие контейнеры заполняются твердой фракцией от выгрузного окна сепаратора посредством поворотного склиза, а жесткие контейнеры - жидкой от патрубка слива посредством гибких рукавов, причем мягкие и жесткие контейнеры для стравливания избыточного давления газов в процессе компостирования снабжены клапанами, соединяющимися между собой и газгольдером гибкими рукавами. Суть изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлена схема устройства для подготовки бесподстилочного навоза к утилизации; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - конструкция мягкого контейнера, расположенного в транспортном мешке типа «Биг-Бэг» с металлической обрешеткой на поддоне; на фиг. 4 - вид сверху на фиг. 3; на фиг. 5 - вид А на фиг. 4; на фиг. 6 - транспортный мешок типа «Биг-Бэг»; на фиг. 7 - вид сбоку на металлическую обрешетку от жесткого контейнера типа еврокуб IBC; на фиг. 8 - вид сбоку на мягкие контейнеры, ярусно расположенные на площадке компостирования навоза; на фиг. 9 - то же вид сверху; на фиг. 10 - вид сбоку на жесткие контейнеры, ярусно расположенные на площадке компостирования навоза при анаэробном процессе разложения жидкой фракции; на фиг. 11 - то же вид сверху.

Суть способа подготовки бесподстилочного навоза к утилизации и устройства для его осуществления заключается в следующем.

При очистке животноводческого помещения навоз поступает в загрузочную воронку 1, установленного на тракторном прицепе 2, сепаратора 3. При механическом разделении навоза твердая и жидкая фракции выходят из сепаратора 3 соответственно через выгрузное окно 4 на поворотный склиз 5 и патрубок 6 в рукава 7. Сепаратор 3 имеет привод 8 от ВОМ трактора 9. Сепаратор 3, смонтирован над попарно установленными на днище тракторного прицепа мягкими контейнерами 10, выполненными из воздухонепроницаемой пленки, расположенными в транспортных мешках типа «Биг-Бэг» 11, и жесткими типа еврокуб IBC контейнерами 12, каждый из которых расположен в одинаковых металлических обрешетках 13 на поддонах 14. Мягкие контейнеры 10 заполняются твердой фракцией от выгрузного окна 4 сепаратора 3 посредством поворотного склиза 5, а жесткие контейнеры 12 от патрубка слива 6 посредством рукавов (шлангов) 7 жидкой фракцией. В верхней части мягкие контейнеры 10 и крышки IBC контейнеров 12 снабжены клапанами 15 для стравливания избыточного давления газов.

Для качественной загрузки мягких контейнеров 10 их предварительно вкладывают в транспортные мешки 11, тщательно их расправляют и располагают в одинаковых металлических обрешетках 13 от IBC контейнеров 12, установленных на поддонах 14, предварительно сняв две верхних стяжки 16, каждая из которых крепится к стенкам металлического каркаса 13 посредством двух болтов. Свободная верхняя часть каждого мягкого контейнера 10, расположенного в каждом транспортном мешке 11 расправляется наружу металлической обрешетки 13 для обеспечения беспрепятственной загрузки твердой фракции навоза.

Заполненные мягкие контейнеры 10, выполненные из воздухонепроницаемой пленки, герметизируют запаиванием при помощи, например, ручного импульсного запайщика FS-1000/1200, сшивателя пакетов типа «Клещи» и т.п. После заполнения мягких контейнеров 10 стяжки 16 устанавливают на место.

Для качественного заполнения IBC контейнеров 12 жидкой фракцией бесподстилочного навоза предварительно открывают их крышки, снабженные клапанами 15 для стравливания избыточного давления газов, образующегося в процессе биохимического процесса ее дальнейшего разложения. Соответственно после заполнения, крышки IBC контейнеров 12 закрывают. При этом две верхние стяжки 16, каждая из которых входит в комплект каждой металлической обрешетки 13 контейнеров 12 в данном случае не снимают.

Затем мягкие контейнеры 10, расположенные в транспортных мешках типа «Биг-Бэг» 11, заполненные твердой фракцией, установленные в металлических обрешетках 13 на поддонах 14 перевозят и складируют для ярусного хранения на площадке для компостирования, причем для стравливания избыточного давления газов, возникающих внутри мягких контейнеров 10 при хранении, они снабжены клапанами 15, которые соединены между собой и связаны посредством гибких рукавов 17 с газгольдером.

Таким образом, внутри мягких контейнеров 10, выполненных из воздухонепроницаемой пленки, с последующей герметизацией запаиванием, создаются оптимальные условия для биохимического процесса разложения бесподстилочного навоза без доступа воздуха, т.е. анаэробного (метанового) сбраживания.

Для выгрузки транспортных мешков типа «Биг-Бэг» 11 из каждой металлической обрешетки 13 и их кантования предусмотрены стропы 18, расположенные в верхней и нижней части каждого транспортного мешка 11.

Аналогичным образом привозят и складируют ярусно друг на друга на площадке для компостирования жесткие контейнеры 12 с жидкой фракцией, причем для стравливания избыточного давления газов, возникающих внутри жестких контейнеров 12 при хранении, они снабжены клапанами 15, которые также соединены между собой и связаны посредством гибких рукавов 17 с газгольдером.

Предлагаемый способ подготовки бесподстилочного навоза к утилизации в мягких и жестких контейнерах с герметизацией и устройство для его осуществления гарантирует экологическую безопасность для окружающей среды при загрузке, транспортировке, складировании и хранении. Применение разработанного способа и устройства для его осуществления способствует отсутствию разливов жидкого навоза - источника зловоний и рассадника насекомых, снижению биоэнергетических затрат на его осуществление, что соответствует требованиям нормативной документации [6, 7, 8].

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Гриднев П.И., Мишуров Н.П. Технология и технические средства для уборки и утилизации навоза в фермерских хозяйствах. - М., Информагротех, 1996. - 44 с.

2. Пат. 2533431 РФ, МПК C05F 3/00. Способ переработки бесподстилочного навоза в удобрения, электрическую и тепловую энергию и биоэнергетическая установка для его реализации / Е.Н. Камайданов, Д.А. Ковалев. - заявлено: 16.04.2013; опубл. 20.11.2014, Бюл. №32.

3. Биореактор БУГ-1 | Биогаз// Электрон, дан. Режим доступа URL https://www.bmpa.ru>bioreaktor-bug-1 (дата обращения 01.04.2020).

4. Мини биогазовая установка БУГ-М // Электрон, дан. Режим доступа URL https://www.agroserver.ru (дата обращения 01.04.2020).

5. Мобильный сепаратор навоза. // Электрон, дан. Режим доступа URL https://www.biokompleks.ru/catalogue/mobilnyiy-separator-navoza (дата обращения 01.04.2020).

6. РД-АПК 1.10.15.02-08. Методические рекомендации по технологическому проектированию систем удаления и подготовки к использовнию навоза и помета. - М. - МСХ РФ, 2008.

7. ГОСТ Р 53117-2008. Удобрения органические на основе отходов животноводства. Технические условия // Электрон, дан. Режим доступа URL. https://www.docs.cntd.ru (дата обращения 01.03.2020).

8. ГОСТ 33980-2016. Продукция органического производства. Правила производства, переработки, маркировки и реализации // Электрон, дан. Режим доступа URL. https://www.docs.cntd.ru (дата обращения 01.03.2020).

Группа изобретений относится к сельскому хозяйству, а именно к переработке и утилизации бесподстилочного навоза. Способ заключается в том, что конвейерная система удаления навоза на животноводческой ферме осуществляет подачу навоза в сепаратор, установленный в кузове тракторного прицепа. Механическое разделение навоза на твердую и жидкую фракции осуществляют с распределением твердой фракции в попарно расположенные мягкие, выполненные из воздухонепроницаемой пленки, а жидкой - в жесткие типа еврокуб IBC контейнеры. Перед затариванием мягкие контейнеры предварительно устанавливают в транспортные мешки типа «Биг-Бэг», снабженные в верхней и нижней части стропами. Транспортные мешки с мягкими контейнерами и жесткие контейнеры располагают в кузове тракторного прицепа в одинаковых металлических обрешетках на поддонах. Заполненные контейнеры герметизируют и транспортируют на площадку компостирования с распределением порознь для ярусного хранения на поддонах. Для стравливания избыточного давления газов, возникающих при анаэробном биохимическом процессе разложения фракций, мягкие и жесткие контейнеры снабжены клапанами, соединенными между собой и с газгольдером гибкими рукавами. Устройство для осуществления способа включает расположенный в тракторном прицепе над попарно установленными в металлических обрешетках на поддонах мягкими и жесткими контейнерами сепаратор с приводом от ВОМ трактора для механического разделения навоза на жидкую и твердую фракции, снабженный загрузочной воронкой приема навоза, выгрузным окном с поворотным склизом твердой и патрубком с гибкими рукавами слива жидкой фракции. Техническим результатом является обеспечение экологической безопасности для окружающей среды при загрузке, транспортировке, складировании и хранении бесподстилочного навоза. 2 н.п. ф-лы, 11 ил.

1. Способ подготовки бесподстилочного навоза к утилизации, включающий конвейерную систему удаления навоза из животноводческого помещения в кузов тракторного прицепа, транспортировку к месту накопления и механическое разделение на твердую и жидкую фракции с анаэробной переработкой навоза, отличающийся тем, что механическое разделение навоза на твердую и жидкую фракции производят непосредственно в тракторном прицепе с помощью сепаратора, с распределением твердой фракции в попарно расположенные мягкие, выполненные из воздухонепроницаемой пленки, предварительно установленные в транспортные мешки типа «Биг-Бэг», снабженные в верхней и нижней части стропами, каждый из которых расположен в металлической обрешетке на поддоне, и жидкой - в жесткие типа еврокуб IBC контейнеры с последующей их герметизацией для создания анаэробного биохимического процесса разложения фракций, причем мягкие и жесткие контейнеры для стравливания избыточного давления газов снабжают клапанами, которые после транспортировки контейнеров к площадке компостирования и распределения порознь для ярусного хранения на поддонах соединяют между собой и с газгольдером гибкими рукавами.

2. Устройство для подготовки бесподстилочного навоза к утилизации, включающее тракторный прицеп с сепаратором для механического разделения навоза на жидкую и твердую фракции, снабженный загрузочной воронкой приема навоза, выгрузным окном твердой и патрубком слива жидкой фракции, отличающееся тем, что сепаратор снабжен приводом от ВОМ трактора и смонтирован над попарно установленными на днище тракторного прицепа мягкими, выполненными из воздухонепроницаемой пленки, расположенными в транспортных мешках типа «Биг-Бэг», снабженными в верхней и нижней части стропами, каждый из которых расположен в металлической обрешетке на поддоне, и жесткими типа еврокуб IBC контейнерами таким образом, что мягкие контейнеры заполняются твердой фракцией от выгрузного окна сепаратора посредством поворотного склиза, а жесткие контейнеры - жидкой от патрубка слива посредством гибких рукавов, причем мягкие и жесткие контейнеры для стравливания избыточного давления газов в процессе компостирования снабжены клапанами, соединяющимися между собой и с газгольдером гибкими рукавами.