СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ЖИДКОГО НАВОЗА И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2021 года по МПК C05F3/06 A01C3/02 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно - длительному хранению в пластиковых емкостях и утилизации жидкого навоза на предприятиях по производству животноводческой продукции.

Известны сооружения навозохранилищ в виде пленочных лагун [1], представляющих собой заглубленный котлован, который является сложным инженерным сооружением.

По верхнему периметру котлована монтируется пластиковая перфорированная гибкая труба, предназначенная для отвода метановых газов, образующихся при брожении. Производится процесс полной герметизации хранилища.

Уничтожение возбудителей болезней и семян сорняков в лагуне происходит в процессе анаэробного сбраживания. Сброженные в анаэробном процессе навозные стоки богаты питательными веществами в легкоусвояемой форме, не имеют запаха и практически дегельминтизированы, что решает проблемы экологического, санитарного и агрохимического характера.

Недостатками пленочных навозохранилищ закрытого типа является то, что они требуют крупных затрат на строительство, предусматривают проведение проектных работ и соответствующих согласований их размещения на территории фермы, приобретения и монтажа технологического оборудования, использование которого требует специальной подготовки обслуживающего персонала.

Одним из недостатков использования лагун является заиливание плотными составляющими жидкого навоза и прекращение функционирования. Очистить пленочную лагуну без повреждения мембраны невозможно. Такая заилившаяся лагуна представляет собой серьезную проблему с точки зрения экологии и ликвидации лагуны.

Известно применение мягких эластичных полимерных резервуаров (агротанки) для временного и длительного хранения комплексных жидких удобрений [2], которые позволяют сделать сезонный запас удобрений или организовать оборотный склад.

Эластичные емкости устойчивы к хранимому содержимому и климатическим воздействиям, обладают антикоррозионными свойствами, позволяют безопасно и удобно организовать как хранение, так и перевозку удобрений.

Мягкая емкость для удобрения представляет собой закрытую герметичную оболочку подушечного типа, обеспечивающую качественное хранение, безопасность и надежность содержимого. Мягкие резервуары выпускаются емкостью от 1 до 500 м³.

Вместе с тем, мягкие резервуары после заполнения нельзя перемещать, что ограничивает их функциональное применение при дальнейшем использовании комплексных удобрений. Также их недостатком, как и у лагун является возможность заиливания плотными составляющими жидкого навоза и прекращение функционирования, что представляет собой серьезную проблему с точки зрения экологии и ликвидации гибких резервуаров.

В сельском хозяйстве при производстве и хранении агрохимии, микро и макро удобрений применяются двойные кассеты с пластиковыми бочками и IBC-контейнеры (еврокубы).

Кассеты емкостей объемами от 4500 до 12000 [3, 4] предназначены для хранения, а также перевозки жидкостей на грузовых автомобилях. Допускается установка кассет на сельскохозяйственную технику для орошения, внесения удобрений и растворов агрохимии.

Стандартная конструкция кассеты имеет металлический каркас с проушинами для проведения такелажных работ и основание под химостойкие пластиковые емкости со сливными кранами и крышками с дыхательными клапанами.

Кассета 5000×2 состоит из двух бочек из плотного пластика с толщиной стенки от 10 до 20 мм емкостью по 5000 л каждая для использования КАС 32, ЖКУ, СЗУ, ЖСУ, микро и макро удобрений. Возможно исполнение кассет по технологии "Термос".

К недостаткам Кассет 5000×2 можно отнести высокую стоимость, применение специальной техники для проведения такелажных работ и нерациональное использование складских площадей.

Еврокуб [5] представляет собой грузовой контейнер многоразового использования, размещенный на поддоне из стали, пластика или дерева. Кубическая форма позволяет штабелировать еврокубы до 3 штук в высоту (ГОСТ Р 53210-2008). Еврокубы применяются для воды, транспортировки и хранения пастообразных, сыпучих и жидких материалов в промышленности и имеют объем от 400 до 1250 литров. Еврокуб обладает внешней защитной обрешеткой из стали, внутри которой находится полиэтиленовая емкость с горловиной и крышкой, а также краном для слива.

IBC-контейнеры (еврокубы) обладают рядом преимуществ:

- возможностью ярусного складирования, что позволяет на одной и той же площади разместить в 2…3 раза больше продукции, чем в емкостях типа Кассета;

- низкой стоимостью;

- для перемещения еврокубов требуется тракторный погрузчик с вилочным захватом, а для емкостей типа Кассета необходимо применять стационарный или автомобильный кран повышенной грузоподъемности.

Недостатками еврокубов являются повышенные эксплуатационные расходы и усложнения алгоритмов управления по сравнению с применением Кассет.

Одной из основных проблем, возникающих при удалении навоза из навозохранилищ и внесении его в почву, является весьма большой объем его откачивания. Основной путь решения данной задачи - вывозка цистернами. Для закачки жидкого навоза из навозохранилища, транспортирования и внесения его в почву используются цистерны, установленные на автомобили или тракторные прицепы.

Известны внутрипочвенный и поверхностный способы внесения жидкого навоза мобильным транспортом.

Известен способ и устройство дифференцированного дозирования жидких органических удобрений [6]. Способ заключается в том, что определяют дозу внесения, подают жидкие органические удобрения из емкости агрегата на дозатор-распределитель. Подготавливают карту-задание на дифференцированное внесение удобрений, изменяют дозу внесения в рабочем ходе агрегата в соответствии с картой, отделяя от напорного потока жидких органических удобрений регулируемую часть, которую направляют обратно в емкость агрегата на перемешивание.

Устройство, включающее емкость и дозирующе-распределительную систему, состоящую из центробежного насоса, напорного трубопровода, заслонки, патрубка перемешивания, дросселирующей вставки в напорном трубопроводе и дозатора-распределителя, подающего жидкие органические удобрения на рабочие органы. Патрубок перемешивания снабжен регулируемым клапаном с исполнительным механизмом в соответствии с картой-заданием.

Недостатком данного способа и устройства является низкая экологическая безопасность при заполнении емкости устройства из навозохранилища, а также высокие биоэнергетические затраты на утилизацию навоза.

Известно устройство для дифференцированного внесения жидких органических удобрений [7], включающее цистерну с шасси, насос или компрессор, распределитель-дробитель, штангу с выливными шлангами, запорно-регулирующую аппаратуру со штуцерами. Запорно-регулирующая аппаратура выполнена в виде многоходовых кранов или задвижек, имеющих сливной патрубок, проходное сечение которого, по крайней мере, не меньше суммы проходных сечений штуцеров.

Недостатком данного устройства является низкая экологическая безопасность при заполнении емкости устройства из навозохранилища, а также высокие биоэнергетические затраты на утилизацию навоза.

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

Поставленная цель достигается тем, что способ утилизации жидкого навоза включает его измельчение и транспортировку по трубопроводу от животноводческого комплекса к месту хранения, и ферментацию в емкостях, с последующим поверхностным или внутрипочвенным внесением подготовленного навоза. Навоз загружается в закрытые химостойкие пластиковые емкости в металлических обвязках, обеспечивающих их быструю ротацию на площадке хранения, безопасность проведения такелажно-транспортных работ, и ферментируется сначала анаэробным, а затем аэробным способом, причем утилизация подготовленного навоза осуществляется непосредственно из емкостей при перемещении последних вдоль фронта распределения.

Устройство для хранения и ферментации жидкого навоза включает, по крайней мере, одну, установленную на площадке с твердым покрытием пластиковую, оснащенную заливной горловиной с крышкой и дыхательным клапаном, и заполняемую по трубопроводу, емкость. Емкости установлены в металлических обвязках, обеспечивающих их быструю ротацию и безопасность проведения такелажно-транспортных работ на площадке хранения, а внутри емкости расположены, вмонтированные в крышку, датчик уровня поплавкового типа с герметичными контактами, труба с эжектором на конце, и рукав подачи сжатого воздуха от компрессора к эжектору, а с внешней стороны крышки на трубу и рукав установлены электромагнитные клапаны отсечки потоков соответственно жидкого навоза и сжатого воздуха.

Устройство для утилизации жидкого навоза, подготовленного для внесения в почву включает транспортное средство, оборудованное, по крайней мере, одной емкостью, горловина которой оснащена крышкой с дыхательным клапаном, и рабочими органами для поверхностного или внутрипочвенного внесения. На транспортное средство с возможностью быстрой ротации установлена в металлической обвязке, обеспечивающей безопасность проведения такелажно-транспортных работ, пластиковая емкость, внутри которой через крышку вмонтирована труба с эжектором на конце, датчик уровня поплавкового типа с герметичными контактами и рукав подачи сжатого воздуха к эжектору, а с внешней стороны крышки на трубу и рукав установлены электромагнитные клапаны для отсечки потоков жидкого навоза и сжатого воздуха, причем трубопровод и рукав присоединены через электромагнитные клапаны к рабочим органам и к компрессору с приводом от ВОМ трактора соответственно.

На фиг. 1 - представлен вид спереди на пластиковые емкости типа Кассета 2×5000 для хранения и ферментации жидкого навоза на площадке с твердым покрытием; на фиг. 2 - то же вид сверху; на фиг. 3 - представлен вид спереди на пластиковые емкости типа Еврокуб для хранения и ферментации жидкого навоза на площадке с твердым покрытием; на фиг. 4 - то же вид сверху; на фиг. 5 схема заполнения жидким навозом пластиковых емкостей типа Кассета 2×5000 (сечение А-А на фиг. 1) и Еврокуб (сечение Б-Б на фиг. 3); на фиг. 6 - схема анаэробного сбраживания жидкого навоза в пластиковых емкостях типа Кассета 2×5000 (сечение А-А на фиг. 1) и Еврокуб (сечение Б-Б на фиг. 3); на фиг. 7 - схема аэробного сбраживания жидкого навоза в пластиковых емкостях типа Кассета 2×5000 (сечение А-А на фиг. 1) и Еврокуб (сечение Б-Б на фиг. 3); на фиг. 8 - схема подачи к рабочим органам устройства для поверхностного или внутрипочвенного внесения жидкого навоза из пластиковых емкостей типа Кассета 2×5000 (сечение А-А на фиг. 1) и Еврокуб (сечение Б-Б на фиг. 3); на фиг. 9 - устройство с рабочими органам для поверхностного внесения жидкого навоза из пластиковых емкостей типа Кассета 2×5000; фиг. 10 - схема устройства с рабочими органам для внутрипочвенного внесения жидкого навоза из пластиковой емкости типа Еврокуб.

Суть изобретения заключается в следующем.

Из навозоприемника животноводческой фермы посредством насосов типа НЖН-200А, НЦИ-Ф-100 и т.п. жидкий навоза поступает по трубопроводу 1 через заливные горловины с крышками 2 и дыхательными клапанами 3 в пластиковые емкости 4 или 5, установленные на площадке с твердым покрытием 6. Каждая емкость 4 или 5 установлена в металлической обвязке 7 или 8 с зацепами 9, либо на поддоне 10, обеспечивающими их быструю ротацию и безопасность проведения такелажных и транспортных работ. Внутри каждой емкости 4 или 5 расположены, вмонтированные в крышку 2, датчик уровня И поплавкового типа с герметичными контактами, труба 12 для заполнения и опорожнения емкости 4 или 5 с эжектором 13 на конце, и рукав 14 подачи сжатого воздуха к эжектору 13, а с внешней стороны крышки 2 труба 12 и рукав 14 присоединены через электромагнитные клапана 15 и 16 отсечки потоков соответственно от трубопровода 1 жидкого навоза и рукава 17 подачи сжатого воздуха от компрессора соответственно.

Заполнение емкостей происходит в автоматическом режиме. При подаче жидкого навоза по трубопроводу 1 в емкости 4 или 5 клапаны 15 открыты, а клапаны 16 - закрыты. При заполнении каждой емкости 4 или 5 поступает сигнал с датчика уровня 11 поплавкового типа с герметичными контактами на электромагнитные клапаны 15 на прекращения подачи жидкого навоза в емкости 4 или 5.

При создании необходимых временных и температурных условий и закрытых электромагнитных клапанах 15 и 16 в емкостях 4 или 5 будет происходить анаэробный процесс ферментации и обеззараживания жидкого навоза. По истечении срока выдержки жидкого навоза в анаэробных условиях, сжатый воздух от компрессора подается в емкости 4 или 5 через рукав 17 и открытый электромагнитный клапан 16, обеспечивая тем самым аэробный процесс ферментации и гомогенизации жидкого навоза. Избыточное давление внутри емкости 4 или 5 сбрасывается через дыхательный клапан 3.

Опорожнение емкости 4 или 5 происходит при подаче сжатого воздуха от компрессора через рукав 17, открытый электромагнитный клапан 16 и рукав 14 к эжектору 13, в котором в соответствии с принципом Бернулли, происходит передача кинетической энергии от одной среды (сжатого воздуха), движущейся с большей скоростью, к другой (жидкого навоза). Жидкий навоз всасывается эжектором 13 и через трубу 12 и открытый клапан 15 подается к месту назначения.

Устройство для утилизации жидкого навоза, подготовленного для внесения в почву, включает тракторный прицеп 18 или 19 с рабочими органами для поверхностного 20 или внутрипочвенного 21 внесения, компрессор 22 с приводом от ВОМ трактора, комплект труб 23 для подачи жидкого навоза к рабочим органам 20 или 21, рукав 24 подачи сжатого воздуха от компрессора 22. Комплект труб 23 и рукав 24 оборудованы быстроразъемными соединительными полумуфтами, а ответные полумуфты установлены с внешней стороны крышки 2 емкостей 4 или 5 на электромагнитных клапанах 15 и 16.

На тракторный прицеп 18 или 19 с фиксацией к раме устанавливаются пластиковые емкости 4 или 5 соответствующими механизмами посредством зацепов 9 либо поддонов 10. Комплект труб 23 и рукав 24, оборудованные быстроразъемными соединительными полумуфтами, соединяются с ответными полумуфтами на электромагнитных клапанах 15 и 16.

Внесение навоза осуществляется непосредственно из емкостей 4 или 5 при перемещении тракторного прицепа вдоль фронта распределения. При этом к эжектору 13 подается сжатый воздух от компрессора 22, а электромагнитные клапаны 15 и 16 должны быть открыты.

Предлагаемый способ утилизации жидкого навоза и устройства для его хранения, ферментации и утилизации гарантируют экологическую безопасность для окружающей среды при перекачке, перегрузке, хранении, перевозке и внесении в почву, отсутствие неприятных запахов, источников зловоний и рассадников для насекомых - разносчиков болезней. Кроме того, благодаря отсутствию разливов жидкого навоза предотвращается загрязнение подземных вод.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. «ЛАГУНА», как один из новейших методов обезвреживания отходов содержания животных. [Электронный ресурс]. - https://ztbo.ru/o-tbo/lit/problemi-rekultivacii-otxodov/laguna-kak-odin-iz-novejshikh-metodov-obezvrezhivaniva-otkhodov-soderzhaniya-zhivotnykh.

2. Гибкие резервуары от производителя. [Электронный ресурс]. - http://neftetank.ru.

3. Кассеты для перевозки жидкостей. https://ast-58.ru/catalog/kassety-dlya-perevozki-zhidkostey.

4. Агроемкости. Екатеринбургский Завод Полиэтиленовых Изделий, 2020 //https://8200007.ru/product/kasseta.

5. IBC-контейнер (еврокуб): устройство, характеристики... / glycols.ru>info/articles/ibc-konteyner-evrokub.

6. Пат. 2625177 RU, МПК А01С 23/00. Способ и устройство дифференцированного дозирования жидких органических удобрений / Б.Х. Ахалая, С.А. Белых, Г.И. Личман, Н.М. Марченко, А.Н. Марченко, Т.В. Мочкова, Ю.X. Уянаев, А.А. Шестухина (RU). - 2016138681; заявлено 30.09.2016; опубл. 12.07.2017, Бюл. №20. - 9 с.

7. Пат. 2407272 RU, МПК А01С 21/00. Устройство для дифференцированного внесения жидких органических удобрений / С.Р. Соболев, А.Н. Марченко, И.Б. Козлов, Г.В. Романов, Б.Е. Степанов, Э.П. Базегский (RU). - 2009110682/21; заявлено 23.03.2009; опубл. 27.12.2010, Бюл. №36. - 11 с.

Устройство для хранения и ферментации жидкого навоза включает трубопровод, заливные горловины с крышками и дыхательными клапанами в пластиковых емкостях, размещенных на площадке с твердым покрытием. Каждая емкость установлена в металлической обвязке с зацепами, обеспечивающими их быструю ротацию и безопасность проведения такелажных и транспортных работ. Внутри каждой емкости расположены вмонтированные в крышку датчик уровня поплавкового типа с герметичными контактами, труба для заполнения и опорожнения емкости с эжектором на конце и рукав подачи сжатого воздуха к эжектору. С внешней стороны крышки труба и рукав присоединены через электромагнитные клапаны отсечки потоков соответственно от трубопровода жидкого навоза и рукава подачи сжатого воздуха от компрессора. Устройство для утилизации жидкого навоза, подготовленного для внесения в почву, включает тракторный прицеп с рабочими органами для поверхностного или внутрипочвенного внесения, компрессор с приводом от ВОМ трактора, комплект труб для подачи жидкого навоза к рабочим органам, рукав подачи сжатого воздуха от компрессора. На тракторный прицеп устанавливаются упомянутые пластиковые емкости соответствующими механизмами посредством зацепов. Изобретение касается также способа утилизации жидкого навоза, который включает его измельчение и транспортировку по трубопроводу от животноводческого комплекса к месту хранения и ферментацию в емкостях сначала анаэробным, а затем аэробным способом, с последующим поверхностным или внутрипочвенным внесением подготовленного навоза. Техническим результатом является обеспечение экологической безопасности для окружающей среды при перекачке, перегрузке, хранении, перевозке и внесении в почву навоза, а также отсутствии неприятных запахов. 3 н.п. ф-лы, 10 ил.

1. Устройство для хранения и ферментации жидкого навоза, включающее по крайней мере одну установленную на площадке с твердым покрытием пластиковую, оснащенную заливной горловиной с крышкой и дыхательным клапаном и заполняемую по трубопроводу емкость, отличающееся тем, что емкости установлены в металлических обвязках, обеспечивающих их быструю ротацию и безопасность проведения такелажно-транспортных работ на площадке хранения, а внутри емкости расположены вмонтированные в крышку датчик уровня поплавкового типа с герметичными контактами, труба с эжектором на конце и рукав подачи сжатого воздуха от компрессора к эжектору, а с внешней стороны крышки на трубу и рукав установлены электромагнитные клапаны отсечки потоков соответственно жидкого навоза и сжатого воздуха.

2. Устройство для утилизации жидкого навоза, подготовленного для внесения в почву, включающее транспортное средство, оборудованное по крайней мере одной емкостью, горловина которой оснащена крышкой с дыхательным клапаном, и рабочими органами для поверхностного или внутри-почвенного внесения, отличающееся тем, что на транспортное средство с возможностью быстрой ротации установлена в металлической обвязке, обеспечивающей безопасность проведения такелажно-транспортных работ, пластиковая емкость, внутри которой через крышку вмонтирована труба с эжектором на конце, датчик уровня поплавкового типа с герметичными контактами и рукав подачи сжатого воздуха к эжектору, а с внешней стороны крышки на трубу и рукав установлены электромагнитные клапаны для отсечки потоков жидкого навоза и сжатого воздуха, причем трубопровод и рукав присоединены через электромагнитные клапаны к рабочим органам и к компрессору с приводом от ВОМ трактора соответственно.

3. Способ утилизации жидкого навоза с использованием устройства для хранения и ферментации жидкого навоза по п.1 и устройства для утилизации жидкого навоза по п.2, включающий его измельчение и транспортировку по трубопроводу от животноводческого комплекса к месту хранения и ферментацию в емкостях, с последующим поверхностным или внутрипочвенным внесением подготовленного навоза, отличающийся тем, что навоз загружается в закрытые химостойкие пластиковые емкости в металлических обвязках, обеспечивающих их быструю ротацию на площадке хранения, безопасность проведения такелажно-транспортных работ, и ферментируется сначала анаэробным, а затем аэробным способом, причем утилизация подготовленного навоза осуществляется непосредственно из емкостей при перемещении последних вдоль фронта распределения.