Лабораторная работа по агроинженерии, БелГАУ

Лабораторная работа №16 МЕХАНИЗАЦИЯ УДАЛЕНИЯ НАВОЗА ИЗ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ПОМЕЩЕНИЙ Цель работы: изучить способы, устройство и принцип действия машин для удаления навоза, освоить методику расчета технологической линии удаления навоза. Оборудование: плакаты, слайды, видеоролики, макеты навозоуборочных транспортеров. Порядок выполнения работы: изучить способы и применяемые средства механизации удаления навоза, основные операции по обеззараживанию навоза; зарисовать схемы приведенных транспортеров; решить задачу по расчету технологической линии удаления навоза (задание выдает преподаватель индивидуально каждому студенту). ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕМЕ Способы удаления навоза На животноводческих фермах скапливается большое количество навоза, на уборку которого требуется 20…30 % общих трудовых затрат. Из помещений навоз может быть удален механическими, гидравлическими и пневматическими механизированными средствами (рисунок 16.1). В качестве мобильных механических средств используют трактор (или самоходное шасси) с навешенной на него бульдозерной лопатой. Его применяют при удалении навоза из помещений, с выгульных дворов и площадок. Стационарные механизмы и устройства для удаления навоза Скребковый навозоуборочный транспортер ТСН-160А кругового действия предназначен для удаления навоза из животноводческих помещений с одновременной погрузкой его в транспортные средства. Состоит из горизонтального и наклонного транспортеров, имеющих отдельный привод. Горизонтальный транспортер кроме привода включает в себя замкнутый контур круглозвенной цепи якорного типа, к которой крепят скребки, самонатяжное и поворотные устройства. Цепь приводится в движение посредством клиноременной передачи и двухступенчатого редуктора от электродвигателя. Наклонный транспортер состоит из несущей балки с двумя желобами, в которых движется замкнутая цепь со скребками, привода, нижнего поворотного сектора, опорной стойки и натяжного винта. При включении наклонного и горизонтального транспортеров навоз вручную сгребают из стойл и сбрасывают в навозные каналы. Скребки горизонтального транспортера захватывают его и продвигают по дну канала к приемному бункеру наклонного транспортера, скребки которого передвигают навоз по желобу в его верхнюю часть и сбрасывают в кузов транспортных средств, установленных под транспортером. Один транспортер обслуживает 100…200 коров, размещенных на привязи в два ряда. Транспортеры ТСН-3,0Б, ТСН-3,0Д, ТР-5, ТСН-2,0Б по общему устройству и рабочему процессу аналогичны ТСН-160А. Шнековый навозоуборочный транспортер ТШН-10 используют для удаления навоза из коровников на 200 голов. Он укомплектован четырьмя продольными транспортерами и одним поперечным. Продольные транспортеры (длина 65,6м, диаметр витков шнека 20мм, шаг 150мм) вращаются в желобе под щелевой решеткой с частотой 15…60 мин-1. Поперечный транспортер (длина 20,6м), расположенный в конце коровника, принимает навоз с продольных шнеков и подает его в установку УТН-10. Шаг и диаметр витков те же, что и у продольных шнеков. Такие транспортеры более производительны, надежны и долговечны, но материало и энергоемки. Скреперная установка УС-250 предназначена для удаления навоза из открытых продольных проходов в коровниках длиной 120м при беспривязно-боксовом содержании крупного рогатого скота. Она состоит из приводной станции и рабочего контура длиной 250 м, включающего замкнутую систему штанг и цепей с поворотными устройствами 4 (литые ролики), четыре самоскладывающихся и раскладывающихся скрепера, механизм реверсирования и щит управления. В привод входят электродвигатель мощностью 2,2 кВт и редуктор с ведущей звездочкой. Специальным механизмом обеспечивается автоматическое реверсирование электродвигателя привода для изменения направления движения тяговой цепи. Скрепер состоит из ползуна, шарнирного устройства, правого и левого скребков и натяжного устройства. Длину скребков можно регулировать по ширине навозного прохода, изменяющейся от 1,8 до 3 м, при его глубине 0,2 м. Для очистки стенок прохода на концах скребков установлены резиновые чистики. Установка работает в автоматическом режиме возвратно-поступательного движения скреперов. Если по одному проходу скреперы движутся в сторону поперечного канала, их скребки за счет трения о пол раскладываются и перемещают навоз. По второму проходу вторая пара скреперов совершает холостой ход в сложенном состоянии и в противоположном направлении. После сбора навоза в поперечный канал происходит реверсирование движения, и цикл работы повторяется при раскрытых скребках другой пары скреперов. Ход скреперов больше шага их установки, поэтому в середине коровника навоз передается с заднего скрепера на передний (по отношению к поперечному каналу). Установка работает 18…20 ч в сутки (кроме периода сна животных). Скорость движения скреперов, равная 0,063 м/с, обеспечивает уборку навоза в присутствии животных, выгонять которых из навозных проходов не требуется. Они свободно переступают через скребки. Одна установка обслуживает 200 коров, размещенных в двух групповых станках. Скреперная установка УС-Ф-170 аналогична по назначению, устройству и рабочему процессу УС-250. Ее применяют в коровниках длиной 72 и 84 м. Длина рабочего контура установки достигает 170м. Скреперная установка УС-10 предназначена для транспортировки навоза из поперечных каналов в навозосборник. Она состоит из системы автоматического реверсирования, тяговой штанги диаметром 20 мм с восемью скреперами и высокопрочной круглозвенной цепи якорного типа, образующей рабочий контур. Шаг складывающихся скреперов 10 м при возвратно-поступательном ходе штанги 12,5 м. Ширина захвата в раскрытом состоянии 1,75 м, высота скребков 0,15м. Установка УС-10 работает периодически, включаясь автоматически шесть раз по 20 мин в сутки. Гидравлические системы удаления навоза Среди гидравлических систем наиболее распространены смывная, рециркуляционная, отстойно-лотковая (шлюзовая), комбинированная (рециркуляционно-шлюзовая), самотечная и гравитационная. Все они, за исключением смывной и рециркуляционной, основаны на применении заглубленных лотков, перекрытых сверху решетчатым полом. При прямом смыве навоз удаляют струей воды, создаваемой напором водопроводной сети или подкачивающим насосом. Смесь воды, навоза и навозной жижи стекает в коллектор и для повторного смыва уже не используется. Рециркуляционная система навозоудаления состоит из самотечного трубопровода диаметром 0,3…0,4 м, проложенного с уклоном 0,006…0,01 и оборудованного сбросными колодцами, напорного трубопровода и насосной станции с приемным навозосборником. Навоз сбрасывают через колодцы на поток навозной жижи, которая подается в самотечный трубопровод насосом через напорный трубопровод. По самотечному трубопроводу смесь жижи и навоза попадает в навозосборник объемом 8…10 м3. Такая система удаления наиболее экономична, но ей присущи и недостатки: повышенная загазованность помещений во время промывки лотков; при возникновении инфекции в одном помещении не исключено заражение животных из одного ряда, содержащихся в других помещениях. Лотково-отстойная, или шлюзовая, система навозоудаления отличается от других наличием шиберов, установленных в местах примыкания продольных лотков к поперечному коллектору и предназначенных для накопления и периодического удаления навозной массы в приемный навозосборник. Кроме того, перед каждым циклом в лоток заливают воду из расчета 10… 15 л на одно животное, чтобы предотвратить прилипание навоза к станкам и сохранить аммиачный азот. Навоз через щелевой пол поступает в лоток, заполненный водой. Заслонку-шибер поднимают раз в 3…4 дня. Накопившаяся смесь поступает в поперечный канал и по системе труб вытекает в навозосборник. После этого заслонку закрывают, решетки пола чистят и промывают водой. Из-за сильного выделения сероводорода при спуске навоза применение этой системы ограничено (несмотря на то, что технически она работает удовлетворительно). В комбинированной (рециркуляционно-шлюзовой) системе навозоудаления при опорожнении лотков навоз смывается жижей. Самотечная (самосплавная) система непрерывного удаления навоза основана на использовании вязкопластических свойств жидкого навоза. Толщина слоя навоза по длине канала увеличивается в сторону, противоположную его движению. За счет подпора навоз и перемещается по лотку. Поскольку навоз при движении в канале перемешивается незначительно, из него испаряется мало влаги и вредных газов, а через 6… 10 сут начинается его брожение с интенсивным выделением аммиака, метана. Поэтому необходимо выбирать такие параметры самотечной линии, чтобы навоз в помещении не задерживался более указанного срока. При гравитационном способе удаления навоза размеры сечения канала 150×180 см при любой длине до 100 м. Дно канала гладкое и горизонтальное. Перед выходом в поперечный канал коровника дно каждого продольного канала перекрыто порожком высотой 50 см. Канал заполняют водой на эту высоту. Навоз через щели в полу попадает на «водяную подушку» и растворяется в воде, превращаясь в однообразную подвижную массу. При постоянном пополнении канала масса вытесняется из объема, заполненного водой, переливается через порожек и поступает в малогабаритный навозосборник, из которого ковшовыми погрузчиками навоз подается в транспортные средства и затем складируется в навозохранилищах. Для сбора и транспортировки навоза можно использовать и пневматическую установку. Все самосплавные способы удаления навоза из помещений особенно эффективны при привязном и боксовом содержании животных без подстилки на теплых керамзитобетонных полах или с применением резиновых ковриков. Пневматические системы удаления навоза При ограниченном использовании измельченной подстилки или без нее на фермах крупного рогатого скота или свиноводческих применяют пневматические системы удаления навоза. При этом во избежание забивания трубопроводов влажность навоза должна быть не ниже 75%, а длина резки подстилки — не более 10 см. Пневматическая установка УПН-15 производительностью 15 т/ч состоит из компрессорной станции, включающей в себя два компрессора, ресивер (воздухосборник), воздухопровод, навозосборник, навозопроводы из труб диаметром 140…160 мм. Длина навозопровода и число сборников зависят от числа обслуживаемого поголовья. Технологический процесс работы установки протекает в такой последовательности. Задвижку открывают, и навоз скребковыми транспортерами или самотеком направляется в загрузочную воронку навозосборника. При необходимости в последний добавляется вода из водопровода. Как только навозосборник 8 заполнится навозом, закрывают задвижку, открывают вентиль, и в навозосборник по воздухопроводу из ресивера подается под давлением 0,3…0,6 МПа воздух, который нагнетается компрессором. Сжатый воздух вытесняет массу из навозосборника по трубопроводу в навозохранилище. В дальнейшем цикл повторяется. Обеззараживание и хранение навоза При использовании всех схем навоз сначала проходит карантинирование, затем его обеззараживают, после чего проводят обработку (выделяют примеси, перемешивают навоз, разделяют, его на фракции и др.) Обеззараживание навоза проводят биотермическим, химическим, термическим и физическим способами. Биотермическое обеззараживание инфицированного навоза или его твердой фракции при компостировании проводят при хранении на площадках с твердым покрытием. При этом в штабелях навоза или компоста под влиянием жизнедеятельности термогенных микроорганизмов возникает высокая температура, губительно действующая на возбудителей инфекционных и инвазионных болезней животных. Для размножения термогенных микроорганизмов необходимы определенная влажность навоза или компоста (не выше 70 %) и поступление воздуха, что достигается благодаря рыхлой укладке штабеля. Уложенный в штабеля компост выдерживают не менее одного месяца в теплый период и не менее двух месяцев — в холодный. Началом срока обеззараживания считают день подъема температуры в штабеле не менее чем до 60 °С. Химическое обеззараживание жидкого навоза проводят в карантинных емкостях, оборудованных перемешивающими устройствами. Для обеззараживания применяют формалин, формальдегид, диметилмочевину, тиазон и другие вещества. Расход химических реагентов и длительность обработки зависит от вида инфекции. Например, при обработке навоза неблагополучного по сальмонеллезам и колибактериозу, расход формальдегида составляет 0,04 .. 0,16 % от объема навоза при времени контакта 24 ч и периодическом перемешивании в течение 6 ч при обработке навоза, зараженного возбудителями ящура, требуется уже 0,3 % формальдегида от объема навоза; при этом время контакта увеличивается до 72 ч, а перемешивания — до 6 ч. Термическое обеззараживание навоза включает в себя следующие способы: двухстадийное упаривание с предварительным разделением навоза на фракции, вакуумную сушку в реакторно-смесительных аппаратах, термообеззараживание в реакторах при давлении 1,2 МПа и температуре 180 °С, многостадийную дистилляцию после обработки в реакторах с абсорбцией парогазовой смеси и сушкой твердой фракции в барабанных или трубчатых сушилках. Физические способы обеззараживания навоза (обработка γ-лучами, УФ-облучение) находятся в стадии эксперимента и на практике пока не применяются. Современные способы обработки навоза отличаются тем, что в технологические схемы включаются операции, цель которых получить из навоза высококачественное удобрение и чистую воду. Вот, например, один из таких способов. Навоз сначала разделяют на твердую и жидкую фракции при помощи механических средств (центрифуг, виброгрохотов или прессов). Затем твердую фракцию высушивают и она поступает в компост, а жидкую обрабатывают по одной из следующих схем: первая — жидкая фракция поступает на электрокоагуляцию, озонирование, биологическую доочистку и используется для орошения; вторая — жидкая фракция поступает на биологическую доочистку и сбрасывается в канализационную сеть. Представляют интерес и энергосберегающие способы, один из которых основан на применении установки «Биогаз-301С» (рисунок 16.5), освоенной промышленностью страны. Эта установка предназначена для обеззараживания и утилизации навоза свиноводческой фермы на 3000 голов методом анаэробной ферментации с получением органических удобрений и биогаза. В процессе ферментации исходный навоз в установке разделяется на три фазы: газообразную, жидкую и твердую. Газообразная фаза — биогаз, содержащий 60 … 70 % метана, окись углерода и 2 … 5 % других газов. Биогаз имеет теплотворную способность 21 … 25 тыс. кДж и может быть использован как топливо: 1 м3 биогаза эквивалентен 0,6 … 0,8 кг условного топлива. Жидкая фаза (стоки, получаемые после разделения отферментиронанного навоза) представляет собой обеззараженную жидкость с содержанием сухого вещества 2 … 2,5 %. Стоки содержат азот, окиси фосфора и калия, что позволяет использовать их в качестве жидких удобрений. Твердая фаза — навоз без запаха, влажностью 65 … 70 %, представляющий собой высококонцентрированное обеззараженное органическое удобрение. Производительность установки «Биогаз-301С» составляет 30 т навоза в сутки. Из этого навоза установка производит 350… 400 м3 биогаза, 25 м3 стоков и 5…6 т удобрений. Навозохранилища В механизированных навозохранилищах, которые размещают на открытых площадках или под навесами, происходит естественное обеззараживание твердого навоза. В соответствии со способом содержания скота и технологией удаления навоза из помещений, навозохранилища подразделяют на наземные и заглубленные (котлованные). Навозохранилище состоит из нескольких секций, каждая из которых рассчитана на 1 … 3 (в южных зонах) и на 2 … 6 (в средней полосе страны) месяцев хранения, в течение которых происходит самообеззараживание навоза. Навозохранилища оборудуют жижесборниками, а также средствами механизированной выгрузки (кран-балками и мостовыми кранами с грейферными погрузчиками, скреперными установками и другими механизмами). Для удобства вывозки навоза из котлованного навозохранилища устраивают пандусы для въезда и выезда транспорта. Навозохранилища и очистные сооружения фермы ограждают и обеспечивают подъездными путями с твердым покрытием. Ширину подъездных путей принимают не менее 3,5 м. По периметру очистных сооружений высаживают высокорастущие деревья на полосе шириной не менее 10 м, а всю территорию комплекса или фермы, включая очистные сооружения, подъездные и переходные пути, озеленяют. В районах с холодной продолжительной зимой рекомендуется устраивать закрытые навозохранилища, которые сооружают в виде пристроек к животноводческим помещениям, в виде отдельных построек или траншей под полом помещения. Контрольные вопросы: 1. Как классифицируют средства механизации для удаления навоза из животноводческих помещений? 2. Устройство и принцип действия скребковых транспортеров для удаления навоза. 3. Как устроены и работают скреперные установки для удаления навоза? 4. Перечислите гидравлические способы удаления навоза, их преимущества и недостатки. 5. Опишите технологический процесс работы установки для пневматического транспортирования навоза. 6. Какие способы обеззараживания навоза вы знаете? 7. Какие типы навозохранилищ вам известны?