Что такое жидкие фракции навоза
Разделение жидкого навоза на фракции
Для хозяйственного использования жидкий навоз в ряде случаев бывает экономически выгоднее разделить на твердую и жидкую фракции, чем использовать его в гомогенном состоянии. При этом сокращаются затраты на приобретение и использование гомогенизирующих устройств, упрощаются процессы дальнейшей обработки и использования отдельных фракций (рис. 12,а).
Простейший метод разделения жидкого навоза на фракции состоит в накоплении твердого навоза в емкости-накопителе, оборудованной решеткой-фильтром для отвода навозной жижи в жижесборник.
Опыт эксплуатации таких устройств в совхозе имени XXII съезда КПСС Московской области показал их высокую эффективность для ферм крупного рогатого скота при обычных условиях кормления животных и при использовании измельченной соломы в качестве подстилочного материала. Из емкостей-накопителей навозная жижа беспрепятственно стекает в жижесборник, благодаря этому в значительной степени снижается влажность получаемого навоза. Однако такой навоз еще содержит избыточную влагу, поэтому его нельзя обрабатывать биотермически, но его можно с большим экономическим эффектом использовать для получения торфонавозных компостов. Если стоимость 1 т компоста, полученного из неразделенного жидкого навоза, составляет 5 — 6 руб., то при указанном способе не превышает 1,3 руб.
На фермах, где предусмотрено разделение навоза таким методом, должно быть не менее трех емкостей-накопителей. В одной проходит процесс разделения навоза на фракции, в другой готовят торфонавозный компост и третья находится в резерве. В период резервирования ведут ремонтные работы.
Несколько сложнее построены емкости-накопители твердого навоза в совхозе имени 50-летия СССР Калининской области (рис. 12,б). Накопитель навоза — горизонтальный отстойник, его размеры — 110X33X2,25 м. Отстойник оборудован колодцами, размещенными за его пределами, с шандорным водосбросом в них жидкой фракции навоза, а также перфорированными дренажными трубами, уложенными в желобах на дне отстойника и засыпанными гранитным гравием.
Перед пуском в эксплуатацию отстойника дренажную систему заливают водой, задвижки на выпусках из дренажных труб закрывают. Это необходимо для предохранения дренажа от преждевременной кольматации навозной массой.
Рис. 12. Емкость-накопитель навоза: а — с фильтрующей решеткой; б — с шандорным водосбросом и дренажем: 1 — труба подачи жидкого навоза; 2 — накопитель навоза; 3 — решетка-фильтр; 4 — жижесборник; 5 — колодец с шандорным водосбросом; 6 — дренажная система
Отстойник постепенно заполняется жидким навозом. После каждого заполнения жидкий навоз выдерживают в течение 24 — 36 ч. За это время происходит расслоение его на составные части. Затем жидкую часть навоза удаляют с помощью шандорного водосброса в жижесборный колодец и вновь повторяют заполнение отстойника свежим навозом, поступающим с фермы.
При такой работе необходимо иметь работающими как минимум два отстойника. В один из них свежий навоз поступает с фермы, во втором происходит отстаивание жидкого навоза. При накоплении осадка слоем 1,5 — 1,8 м, что соответствует 4,5 — 5 тыс. м 3 , подачу жидкого навоза с фермы прекращают и открывают задвижки на выпусках из дренажных труб. Дренажные воды по самотечному коллектору поступают в приемный резервуар насосной станции. В таком виде навоз в накопителях выдерживают в течение шести месяцев. За это время происходит понижение влажности навозной массы с 90 — 92 до 77 — 80%.
Эта конструкция отстойников имеет преимущество перед отстойниками с боковой фильтрующей решеткой, обеспечивает последующую досушку навоза до указанных параметров.
Во время выдержки осадка в отстойниках практически не происходит его обеззараживания, но число патогенных микроорганизмов сокращается по сравнению с исходным состоянием. Обеззараживание свиного навоза, по данным И. Д. Гришаева (1976), методом выдерживания в хранилищах в условиях Нечерноземной зоны РСФСР бывает достигнуто лишь при 12-месячном хранении. В связи с этим подсушенную массу из отстойников вывозят и рыхло штабелируют для биотермического обеззараживания навоза.
После освобождения отстойников от осадка освобождают дренажные лотки от гравия, который промывают водой и вновь используют для засыпки лотков дренажной системы.
При разделении навоза на фракции по данному способу необходимо иметь не менее пяти таких отстойников: два из них находятся в рабочем состоянии, в двух происходит подсушивание навоза и не менее одного — иметь в резерве.
Разделение навоза на фракции механическими средствами. Для механического разделения навоза на фракции применяют вибросита, виброгрохоты и различного типа центрифуги. Разделение с помощью виброгрохотов или вибросит относится к наиболее простым методам, но не к эффективным. Такое разделение применялось на первых крупных комплексах с гидравлическими методами уборки навоза и в настоящее время редко используется.
Виброгрохот состоит из короба с верхним и нижним ситами, амортизационных пружин, поддона, электродвигателя, вибратора, лотков для жидкой и твердой фракции навоза и поддерживающей рамы.
Отечественная промышленность выпускает два вида виброгрохотов: ГИЛ-32 производительностью 100,4 м 3 /ч и ГИЛ-52 — 65,7 м 3 /ч. Влажность получаемой твердой фракции навоза 82 — 91%.
Количество выделяемой плотной массы из жидкого навоза с помощью виброгрохота зависит от места его размещения на очистных сооружениях. При размещении за фекальными насосами приемного резервуара задерживается менее 40% взвешенных веществ, при размещении за отстойниками эффективность виброгрохота повышается — выделяется 45 — 50% взвешенных веществ.
Вместо виброгрохотов в настоящее время на очистных сооружениях животноводческих ферм с гидроуборкой навоза устанавливают различные центрифуги. Часто используют центрифугу конструкции ВНИИМЖ, производительность которой 60 — 120 м 3 /ч. Влажность получаемой твердой фракции навоза 73 — 75%. Такую центрифугу используют также для обезвоживания до указанных параметров избыточного ила, получаемого при биологической очистке жидкой фракции навоза.
В некоторых хозяйствах пользуются центрифугой ОГШ-50К-4, производительность ее 20 — 25 м 3 /ч. Влажность получаемого навоза 67 — 70%.
Использование механических средств для обезвоживания навоза обеспечивает повышение производительности труда и сокращение затрат на устройство громоздких отстойников. В то же время использование вертикальных отстойников перед механическими средствами имеет свои положительные стороны: повышает количество выделяемого твердого навоза из общей массы жидкого навоза и облегчает этим процесс биологической очистки жидкой фракции навоза.
Химические методы разделения навоза на фракции. Химические, а также электрохимические методы применяются в основном для выделения взвесей из очищенных биологическим методом стоков. Эти методы основаны на образовании коагулянта в тонкодисперсных и коллоидных растворах. При химических методах чаще применяют минеральные коагулянты: соли алюминия или железа, свежегашеную известь и др. Эффективно также использование некоторых окислителей, в том числе содержащих активный хлор.
При электрохимических методах для очистки стоков используют не готовые химические реагенты, а индифферентные продукты, подвергающиеся электролизу с образованием химически активных компонентов. Например, вместо активных гипохлоритов применяют хлорсодержащую соль, которую подвергают электролизу и направляют в емкость с обрабатываемой жидкостью или проводят электролиз в этой емкости, впуская в нее затем обрабатываемую жидкость.
При использовании окислителей в ряде случаев достигается наряду с очисткой также и обеззараживание стоков, но в этом случае расход реагента возрастает в 5- 7 раз по сравнению с одной лишь очисткой (с использованием окислителей в качестве флокулянтов).
Наиболее дешевым химическим реагентом является свежегашеная известь, при добавлении которой к сточной воде происходит не только коагуляция взвешенных веществ, но и выделение фосфорных соединений в виде гидроокиси апатита.
Реакции можно выразить следующими уравнениями:
При внесении гидроокиси кальция в осадке образуется карбонат кальция, который при этом захватывает взвешенные вещества, коллоиды и частицы активного ила. Одновременно с осаждением гидроокиси аппатита удаляется фосфор вследствие ряда реакций, происходящих в растворе. Для более полного удаления фосфатов из очищаемой жидкости необходимо рН среды поддерживать на уровне более 9,5. Доза вносимой извести зависит от содержания щелочи в обрабатываемой жидкости, определяемой в лаборатории.
Такая обработка флокулянтами применяется в основном для доочистки животноводческих стоков после их биологической очистки. Она позволяет в значительной степени понизить в них содержание взвешенных веществ, коллоидов и некоторых растворимых компонентов (фосфатов). Содержание взвешенных веществ при этом понижается на 60-70%, а БПК5 — на 40-50%.
Источник
Производство навоза
Значительное содержание воды в жидком навозе, отсутствие в достаточном количестве энергетического материала приводят к тому, что ни один из основных этапов формирования подстилочного навоза не имеет места в бесподстилочном. В этой связи и превращения всех содержащихся в жидком навозе элементов имеют иное течение и характер.
Процессы превращения органического вещества в жидком навозе происходят при полном отсутствии кислорода, поэтому продуктами его разложения являются метан, сероводород, аммиак, меркаптаны и т. д. Выделяемые газообразные продукты разложения обуславливают резкий, неприятный запах и при определенных условиях могут представлять серьезную опасность для человека и животных.
Из общего количества органических веществ, скормленных животным, с экскрементами крупного рогатого скота выделяется до 60 %, в т. ч. 50-80 % азота, 60-80 — фосфора, до 90 % кальция. В среднем от одной условной головы скота в составе навоза поступает около 5 кг сухого вещества в сутки.
Добавление воды изменяет химический состав жидкого навоза.
Колебания химического состава бесподстилочного навоза зависят не только от способа его удаления, вида животных, времени года, условий хранения, но и от типа кормления и состава кормов, обусловленных зональными особенностями.
Проведенные исследования показали, что при концентратном типе кормления содержание общего азота как в жидком гомогенизированном навозе (0,27 % при влажности 95,6 %), так и в жидкой его фракции (0,09 % при влажности 99,5 %) больше по сравнению с концентратно-корнеплодным типом кормления (0,19 % при влажности 97,7 и 0,04%).
Один из наиболее распространенных способов переработки жидкого навоза — разделение его на фракции. Образующиеся при этом твердая и жидкая фракции содержат разное количество питательных веществ.
Твердая фракция жидкого навоза крупного рогатого скота содержит приблизительно такое же количество питательных веществ, как и обычный подстилочный навоз. Эта фракция наиболее богата азотом, его в три раза больше, чем фосфора и калия, причем около половины находится в органической форме. Жидкая неосветленная фракция, полученная после механического разделения или образовавшаяся после непродолжительного отстаивания, содержит всего лишь 3 % сухих веществ и относительно небольшое количество питательных элементов. В ее составе свыше 40 % азота от общего его количества находится в аммиачной форме.
Длительное хранение неосветленной жидкой фракции приводит к дальнейшему снижению общего содержания в ней питательных веществ вследствие осаждения взвешенных частиц органических веществ и их анаэробного разложения. Поэтому, если твердая фракция жидкого навоза является преимущественно азотным удобрением, то жидкая, особенно после длительного хранения, — азотно-калийным.
Образующийся при отстаивании жидкой фракции донный (илистый) отстой содержит до 90 % воды, а азота и фосфора в пересчете на сухое вещество значительно больше, чем в твердой фракции. Основная часть азота (до 80 %) представлена его органическими соединениями и только 20 % общего количества находится в аммиачной форме.
Соотношение азота, фосфора и калия в жидком свином навозе свидетельствует о том, что это преимущественно азотное удобрение, в котором 40-80 % азота содержится в аммиачной форме, а 30-60 % — в органической. В составе белков, содержащихся в жидком навозе, обнаружено 15 аминокислот, в том числе и незаменимые.
В жидкой фракции, образующейся при гравитационном отстое, в 1,5-2 раза меньше общего азота, фосфора и калия по сравнению с жидкой фракцией, полученной при механическом разделении жидкого навоза.
После осветления в результате длительного хранения жидкой фракции количество азота в ее составе уменьшается почти на 60 %, фосфора — более чем на 80 %.
Отстой, образующийся на иловых площадках, содержит значительно больше питательных веществ по сравнению с жидкой фракцией, но несколько меньше, чем в гомогенизированном жидком навозе. Наибольшее количество питательных веществ в твердой фракции свиного навоза.
Получаемая при механическом разделении твердая фракция свиного навоза имеет более высокую влажность и меньше питательных веществ, чем при естественном разделении. Однако соотношение основных элементов питания находится на том же уровне, что и у предыдущей фракции.
Величина потерь питательных элементов и органического вещества, происходящих при хранении жидкого навоза, зависит от его химических и физических свойств, климатических и погодных факторов, типа хранилищ и продолжительности хранения. Потери азота и органического вещества возрастают при высоких температурах, увеличении срока хранения и при перемешивании навоза. В небольшом слое навоза, например, в низких земляных навозохранилищах, потери больше. Укрытие хранилищ существенно не уменьшает потерь и поэтому не оправдывает себя.
Имеются различные данные о потерях органического вещества в период хранения. В среднем можно считать, что при хранении до года они не превышают 10 %.
Потери азота при хранении жидкого навоза крупного рогатого скота за первые 7 месяцев составили 19 % от общего его количества, а за последующие 12 месяцев они увеличились до 23,8 %.
Источник
Что представляет собой сепарация навоза и как происходит его разделение на фракции?
Сепарация – это разделение навоза любых животных, включая крупный рогатый скот (КРС), или помета птиц на твердую и жидкую фракции с помощью специальных устройств, которые называют сепараторами, прессами или пресс-сепараторами.
Кроме того, сепарацию применяют в тех случаях, когда необходимо снизить влажность твердой фракции экскрементов, чтобы сделать их пригодными для того или иного применения.
Как происходит сепарация навоза и помета?
В основе процесса сепарации лежит разница в сжимаемости навоза/помета и разжижающей их воды. Ведь вода относится к несжимаемым веществам, тогда как кал животных и птиц обладает высокой сжимаемостью.
Для сжатия смеси используют два типа сепараторов:
Шнековые механизмы работают по принципу мясорубки – тщательно подогнанный к диаметру трубы шнек перемещает смесь к выходному отверстию, на котором стоит лепестковый жиклер переменного сечения.
В нижней части трубы перед жиклером установлена съемная сетка (сито) с определенными диаметром отверстий. Когда шнек подает навозную жижу, то вся она не успевает проходить через жиклер, ведь производительность пресса заметно выше его пропускной способности.
Твердая фракция навоза уплотняется в промежутке между жиклером и шнеком, а выдавленная вода стекает через сито, благодаря чему через жиклер проходит уже отжатая смесь, влажность которой укладывается в диапазон 60–85%.
Вальцевые механизмы работают иначе – их основу составляют парные, прилегающие друг ко другу вальцы (барабаны), которые прижимаются с различным усилием. Как минимум один из вальцов оснащен специальным щеточками, которые захватывают жижу и проталкивают дальше, благодаря чему она проходит между стыком вальцов.
Сверху на них выливают навозную жижу, которая по мере приближения к стыку вальцов постепенно сжимается, а максимальный пик сжатия расположен в зоне контакта поверхностей вальцов. Один из барабанов весь покрыт отверстиями определенного диаметра, а также подключен к системе отвода жидкости.
Более подробно о сепараторах для навоза мы рассказывали здесь.
Характеристики твердой и жидкой фракций
Сепарированный навоз представляет собой массу, разделенную на две фракции:
Твердая фракция представлена калом животных или птиц, содержащим помимо органических веществ множество бактерий, а также яйца и личинки гельминтов и сохранившие жизнеспособность семена различных сорняков. Жидкая фракция представлена не только мочой, но и жидкостью из каловых масс, поэтому она наполнена различными органическими и неорганическими веществами.
Для чего применяют разделение на фракции?
Такую переработку применяют для изменения характеристик навоза и его подготовки к следующим видам применения:
- гранулирование сухого удобрения;
- транспортировка навоза и помета на большие расстояния для последующей переработки;
- изготовление твердого топлива.
Для применения экскрементов любым из этих способов их необходимо не только отделить от мочи или смывных вод, но и снизить влажность твердой фракции. Отстаивание в лагунах разделяет экскременты на жидкую и твердую фракции, однако влажность твердой фракции нередко превышает 90%. Отходы жизнедеятельности, собранные в помещениях, оборудованных стоком для мочи, имеют влажность 75–90%, а у экскрементов, выдержанных полгода под скотом, этот параметр составляет 70–80%.
Если отходы жизнедеятельности превращают в гранулы для последующей продажи в качестве топлива или сухой основы для изготовления удобрений, то необходимо снизить содержание жидкости хотя бы до уровня 15–20% (лучше 5–10%).
Если жидкости будет больше, то бактерии смогут начать переработку экскрементов и, как минимум, разрушат сложные органические вещества, из-за чего материал потеряет часть химических элементов и его ценность упадет.
В тех случаях, когда навоз приходится для переработки возить на большие расстояния, его влажность становится одним из важнейших факторов. Ведь при влажности 99% (средняя влажность смывного навоза) масса твердых фрагментов составляет лишь 1%. Снижение влажности хотя бы до уровня 50% позволит при том же объеме перевезти в 2 раза больше ценного вещества и во столько же раз сократить траты на транспортировку воды.
При переработке в топливо оптимальная влажность составляет 50–70%, в таком состоянии смесь навоза с соломой все еще пластична и после лепки или прессования сохраняет свою форму. Если же влажность будет выше, то велика вероятность, что вылепленные кирпичи (брикеты) потеряют форму и растекутся.
Далеко не все способы переработки позволяют ждать несколько дней, в течение которых твердые и жидкие фракции самостоятельно разделятся в лагуне, после чего можно будет их поочередно выкачивать. Поэтому сепарация позволяет перерабатывать материал сразу же, не теряя времени, благодаря чему меньше полезных веществ будет разрушено обитающими в навозе/помете бактериями.
Видео по теме
На видео показано, как происходит сепарация навоза на комплексе 6000 голов скота:
Заключение
Сепарация навоза – это одна из операций, входящих в технологические циклы различных способов переработки навоза или помета. Сепарацию используют для снижения влажности массы до уровня 60–85%, что позволяет подготовить материал для последующей переработки или транспортировки, а также избавляет от необходимости ждать несколько дней для разделения на жидкие и твердые фракции естественным способом.
Источник