Введение к работе
Актуальность темы. Функционирование животноводческих комплексов и ферм ставит под угрозу экологическое благополучие окружающей природной среды. Основная причина - отрицательное воздействие на среду необработанных органических отходов.
В результате проведенного анализа технологий переработки жидкого свиного навоза установлено, что наиболее перспективными являются технологии переработки жидкого свиного навоза, предусматривающие получение органических удобрений, так как это дает полную утилизацию и оказывает благоприятное воздействие на почву. При этом технологии, включающие разделение навоза на фракции и раздельное их использование, имеют ряд существенных преимуществ.
Однако используемое в настоящее время оборудование для фракционирования навоза является малопроизводительным, дорогим и сложным в эксплуатации, не обеспечивает выход продуктов, отвечающих агротехническим и ветеринарным требованиям, отличается большой энергоемкостью и металлоемкостью.
В этой связи разработка низкозатратных, высокоэффективных технических средств, обеспечивающих выход продуктов фракционирования жидкого свиного навоза с регламентированными свойствами, приобретает большое значение в вопросах повышения плодородия почвы, охраны окружающей среды, повышения безопасности труда обслуживающего персонала и здоровья населения, рентабельности производства.
Цель исследований: обоснование параметров процесса разделения жидкого свиного навоза на фракции установкой с многократным механическим отжимом осадка, обеспечивающих улучшение качественных показателей и снижение энергоемкости.
Объект исследования: процесс разделения жидкого свиного навоза на фракции установкой с многократным механическим отжимом осадка.
Предмет исследования: закономерности процесса разделения жидкого свиного навоза на фракции установкой с многократным механическим отжимом осадка.
Методика исследования предусматривала теоретическое и экспериментальное исследование процесса разделения жидкого свиного навоза на фракции установкой с многократным механическим отжимом осадка. Теоретические исследования проведены на основе известных положений теории фильтрования. Экспериментальные исследования проведены на основе теории планирования эксперимента.
Научная новизна исследований состоит в улучшении качественных показателей процесса разделения жидкого свиного навоза на фракции и снижении его энергоемкости за счет многократного механического сжатия полученного фильтрованием под действием сил гравитации осадка, чередующего-
ся с взрыхлением навозной массы и разрушением ее капиллярных сводов, реализация которой позволила:
установить зависимости:
влажности твердой фракции от длины фильтровальной перегородки, скорости перемещения скребков, подачи исходного навоза, диаметра отверстий отжимных элементов, кратности и давления отжима;
эффективности процесса разделения от влажности и подачи исходного навоза;
энергоемкости процесса разделения от физико-механических свойств исходного навоза, линейных размеров фильтровальной перегородки, скорости перемещения скребков, кратности и давления отжима;
определить рациональные параметры и режимы работы установки для
разделения жидкого свиного навоза на фракции.
Практическая значимость работы заключается в разработке установки для разделения жидкого свиного навоза на фракции, совмещающей в одной конструкции две ступени обезвоживания (патент № 2335877), использование которой позволяет:
получать твердую фракцию влажностью 70 - 74% при эффективности процесса разделения 34 - 60%;
снизить энергоемкость процесса разделения жидкого свиного навоза на фракции до 0,06 - 0,10 кВт-ч/м3;
получить годовой экономический эффект от эксплуатации установки в условиях комплекса по выращиванию и откорму свиней на 12 тыс. голов в год в размере 323 тыс. руб.
На защиту выносятся следующие основные положения:
закономерности процесса разделения жидкого свиного навоза на фракции установкой с многократным механическим отжимом осадка;
рациональные параметры и режимы работы установки для разделения жидкого свиного навоза на фракции;
конструктивно-технологическая схема установки для разделения жидкого свиного навоза на фракции;
методика инженерного расчета установки для разделения жидкого свиного навоза на фракции.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научно-практических конференциях ФГОУ ВПО АЧГАА (г. Зерноград, 2007-2009 гг.); на международной научно-практической конференции ГНУ ВНИПТИМЭСХ «Ресурсосберегающие технологии и инновационные проекты в АПК» (г. Зерноград, 2009 г.); во 2-м туре смотра-конкурса на лучшую научную работу среди аспирантов и молодых ученых высших учебных заведений МСХ РФ (г. Зерноград, 2008-2009 гг.); на Всероссийском конкурсе на лучшую научную работу среди аспирантов и молодых ученых высших учебных заведений МСХ РФ (г. Москва, 2008-2009
гг.); на международной научно-практической конференции ГНУ ВНИИМЖ (г. Подольск, 2009 г.).
Публикация результатов исследований. Результаты проведенных исследований отражены в 6 печатных работах, в том числе один патент РФ и одна работа в издании из перечня ВАК.
Структура и объем работы. Диссертационная работа содержит введение, пять глав, общие выводы, библиографический список из 131 наименования, в том числе 5 на иностранных языках, и приложения. Работа изложена на 144 станицах машинописного текста, содержит 52 рисунка, 10 таблиц.
