Для чего сепарируют навоз

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

Сепарация: технология разделения жидкого навоза

14.11.2013 Леонов М.В., Щеголева И.В.

Существует три стандартных способа разделения жидкого навоза на фракции:

• гравитационное разделение (с помощью емкостей-отстойников);
• механическое разделение (с помощью сепараторов, центрифуг, виброгрохотов, и пр.);
• химическое/электрохимическое разделение (с помощью реагентов и индифферентных продуктов).

Технология сепарации навоза

Эффективность работы установки по разделению навоза составляют три характеристики.

1. Производительность сепаратора, которую определяют следующие факторы: вид навоза, его влажность и температура, размер ячеек, регулировка степени отжима.
2. Эффект осветления суспензии (процент отделения взвешенных веществ) — у современных сепараторов составляет 80-90%.
3. Влажность твердой фракции (осадка).

Весь процесс переработки навоза (помета) с помощью данного механизма условно можно разделить на следующие этапы.

На подготовительном этапе, стоки со всего животноводческого предприятия (с помощью насосов или самотеком) подаются в приемный резервуар (регулирующую емкость) сепараторного пункта. Объем регулирующей емкости, как правило, рассчитан на максимальный суточный выход навоза. Жидкий навоз для исключения осаждения взвешенных веществ в регулирующей емкости перемешивается с помощью миксера-гомогенизатора. С помощью погружного насоса гомогенизированная жидкость перекачивается в сепаратор, при этом избыточный объем навоза с помощью встроенного перепускного клапана по трубе самотеком подается обратно в регулирующую емкость. В цехе разделения рекомендуется предусматривать дополнительный резервный сепаратор на случай отказа основного оборудования.

Непосредственно в процессе разделения навоза на сепараторе жидкая часть отделяется от взвешенных составляющих. Сито, пропуская жидкость, задерживает содержащиеся в навозной взвеси волокна, и на его поверхности создается нечто вроде фильтра, способствующего фильтрации более мелких частиц. После чего лопастями шнека этот слой удаляется и прессуется. Для изменения степени отжима регулируется обратное давление на выходе сепаратора.

В дальнейшем жидкая фракция из сепараторного пункта, как правило, самотеком по трубопроводу направляется в лагуны. Твердая фракция навоза грузится в тракторные полуприцепы и отвозится на площадку буртования. После соответствующей подготовки фракции навоза используются для удобрения сельскохозяйственных земель. Жидкая фракция навоза транспортируется и вносится на поля в основном с помощью гидромеханического оборудования – многошланговых систем, а твердая фракция – с помощью машин для внесения твердых органических удобрений.

Физико-химические свойства фракций навоза

При разделении навоза отсутствуют потери каких-либо веществ, кроме, пожалуй, некоторой части аммонийного азота. Твердую фракцию в случае разделения без использования коагулянтов составляют твердые частицы навоза, содержащие 65-70% воды, которая по сути является раствором минеральных и органических соединений.

В твердую и жидкую фракции навоза входит сухое вещество двух типов:

• сухое вещество структурных элементов (твердых частиц);
• сухое вещество водных растворов.

При этом распределение фосфора прямо пропорционально содержанию сухого вещества, а калия — содержанию влаги во фракциях. Минеральный азот,содержащийся в навозе, распределяется прямо пропорционально содержанию влаги, а органический — содержанию сухого вещества во фракциях. Из-за различного соотношения минерального и органического азота в навозе КРС и свиней перераспределение азота по фракциям будет различно.

Пример расчетов при разделении свиного навоза на фракции

Пример расчета параметров жидкой и твердой фракции при разделении свиного навоза, используемого при проектировании систем подготовки, хранения и утилизации навоза (НТП-АПК 1.30.03.01-06 «Нормы технологического проектирования оросительных систем с использованием животноводческих стоков»).

*определяется по технической характеристике разделительной установки

Таким образом, технология разделения навоза на фракции приводит к образованию двух продуктов переработки навоза с различными физико-механическими свойствами, отличающихся по условиям хранения и дальнейшего использования. Поэтому целесообразность данной технологии должна быть обоснована в каждом отдельном случае.

Машиностроительный завод «ПОТОК»

© Все права защищены.
Любое использование материалов, размещенных на сайте, допускается только с согласия администрации.

Источник

Сепарация: разделять или не разделять навоз на фракции

СЕПАРАЦИЯ: РАЗДЕЛЯТЬ ИЛИ НЕ РАЗДЕЛЯТЬ НАВОЗ НА ФРАКЦИИ
(Анализ целесообразности использования сепарации на животноводческих комплекcах страны)
ООО «Машиностроительный завод «ПОТОК», Щёголева И.В.

Целью настоящей статьи является сравнение альтернативных технологий подготовки и внесения органических удобрений на основе навоза с разделением на фракции (сепарации) или без разделения.

В ходе данной работы мы проверим, насколько актуальны в российских условиях те преимущества технологий сепарации бесподстилочного навоза, которые описывают поставщики оборудования для этой технологической операции и представлены в действующих нормативно-методических документах.

Перераспределение питательных веществ при сепарации и площади для внесения фракций навоза

При разделении жидкого навоза на фракции сухое вещество и биогенные элементы, содержащиеся в навозе, перераспределяются, в результате чего образуются две субстанции, отличающиеся физико-механическими и химическими свойствами. Количество питательных веществ в получаемых фракциях навоза зависит от влажности исходного материала, типа и технических характеристик разделительных устройств.

В жидком неразделенном навозе азот находится в основном в растворимой аммиачной форме и после сепарации навоза в жидкую фракцию переходит около 70-80% азота общего, соответственно и площадь для внесения жидкой фракции навоза уменьшается примерно всего на 20-30% от требуемой площади для неразделенного навоза, так как азот, является лимитирующим фактором при внесении навоза.

В доказательство этого приводим данные производителя оборудования для сепарации навоза.

Аналогичные данные получаются и при расчете системы разделения по методике И.И. Лукьяненкова (РД-АПК 1.30.03.01-20 «Методические рекомендации по технологическому проектированию оросительных систем с использованием животноводческих стоков»). Расчет разделения навоза проведен для свинокомплекса на 2500 свиноматок. Объем навоза принят по объекту-аналогу с учетом технологической воды по данным специалистов действующего свинокомплекса (табл. 1.).

Таблица 1. Расчет разделения жидкого навоза свинокомплекса на 2500 свиноматок

Расчеты показали, что 76% азота общего переходит в жидкую фракцию навоза.

! В РД-АПК 1.10.15.02-17 представлены отличающиеся данные: содержание общего азота в жидкой фракции бесподстилочного навоза свиней следует принимать 55%, крупного рогатого скота – 40%. Эти значения содержания азота общего занижены для жидкой фракции и не соответствуют действительности. Данные противоречат другому документу РД-АПК 1.30.03.01-20, в соответствии с которым были приведены расчёты выше.
Завышенный процент очистки жидкой фракции от азота общего приводит к неправильному определению требуемых площадей для ее почвенной утилизации.
К сожалению, и в Проекте РД-АПК 1.10.15.02-17 не удалось исключить эти заниженные показатели содержания питательных веществ в жидкой фракции бесподстилочного навоза.

Для внесения твердой фракции также требуются площади. Суммарные площади даже могут увеличиться по сравнению с неразделенным навозом.
В твердую фракцию переходит значительная часть фосфора, и при ее применении для сбалансированности питательных элементов требуется минеральные азотные удобрения, что приведет к необходимости снижения нормы внесения твердой фракции и увеличения необходимых площадей для этого.

! Для определения норм и уточнения потребных площадей внесения жидких удобрений на основе навоза необходимо исследование проб жидкого навоза из лагун.
При заборе навоза для исследований без предварительного перемешивания содержимого лагун, при отборе недостаточного количества точечных проб для объединенной, результаты анализа могут получиться недостоверными.
Удобрение в лагунах без перемешивания неоднородное — осадок в лагунах выпадает преимущественно у сливной трубы, на противоположной стороне осадок может практически отсутствовать. Сильное различие в составе удобрения и по вертикали, так как твердые частицы оседают на дно, а сверху образуется отстоянная жидкая фракция навоза.

ЭКОНОМИЯ ПРИ ВЫБОРЕ ТЕХНОЛОГИИ

КАПИТАЛЬНЫЕ ЗАТРАТЫ С УЧЕТОМ СРОКА СЛУЖБЫ СООРУЖЕНИЙ
КАПИТАЛЬНЫЕ ЗАТРАТЫ С УЧЕТОМ СРОКА СЛУЖБЫ ОБОРУДОВАНИЯ
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ РАСХОДЫ

Сторонники сепарации навоза главным фактором называют экономические преимущества сепарации навоза. Но, если непредвзято посчитать все затраты на сепарацию, то будет видно, что это не соответствует действительности. Капитальные затраты при сепарации навоза, даже несмотря на выигрыш в строительстве лагун и более дешевое перемешивающее оборудование в лучшем случае сравняются с технологией без разделения навоза при применении шланговых систем для транспортирования и внесения жидкой фракции навоза. Так, проведенные сравнительные расчеты технологий без разделения навоза и с сепарацией по всей цепочке от животноводческих помещений до полей для свинокомплекса на 2500 свиноматок показали, что капитальные затраты без сепарации ниже. Следует уточнить, что в данном расчете был предложен метод ускоренного компостирования. Но и строительство площадок с твердым покрытием для традиционного компостирования, с жижесборниками и приобретение оборудования для работы с твердой фракцией навоза требует значительных затрат. И хотя на твердую фракцию, как правило, приходится около 10% от массы неразделенного навоза, для нее требуются значительные площади. Это объясняется тем, что при компостировании в буртах на 1 м2 площади можно разместить не более одной тонны твердой фракции с учетом ее объёмного веса и проездов между буртами. При этом в лагунах в среднем на 1 м2 размещается 5 тонн жидкого удобрения.

Эксплуатационные затраты без сепарации значительно ниже. Выигрыш происходит даже на стадии транспортирования и внесения удобрений при условии использования шланговых систем. Расчеты для молочной фермы показали, что эксплуатационные расходы на транспортирование и внесение несепарированного навоза на 20% ниже при использовании шланговой системы для неразделенного навоза по сравнению с раздельным внесением жидкой фракции шланговой системой и твердой фракции мобильными навозоразбрасывателями. Для свинокомплекса этот выигрыш составил еще больше — 30%.

Тут следует вспомнить еще и про «кучу» других дополнительных затрат на подготовку навоза:

• затраты на эксплуатацию сепаратора (зарплата сотрудников, расходы на электроэнергию, замену сит);
• затраты на эксплуатацию техники для твердой фракции навоза (сбор, транспортирование, ворошение, погрузка);
• затраты на заделку твердой фракции навоза в почву.

Показателем наилучшего варианта выбора технологии может служить минимум текущих затрат с учетом амортизации основных средств, определяемой сроком службы сооружений или техники.

ЭКОЛОГИЯ ПРИ ВЫБОРЕ ТЕХНОЛОГИИ

Уменьшение концентрации отдельных веществ в жидкой фракции навоза (снижения концентрации растворимых веществ не происходит) не сокращает выбросы загрязняющих веществ в атмосферу. Если посмотреть методику расчета количества загрязняющих веществ, выделяющихся в атмосферу от неорганизованных источников загрязнения, то можно увидеть, что количество выбрасываемого в воздух вещества зависит от его концентрации в насыщенном паре, а это справочная величина. Величина выбрасываемых в атмосферу загрязняющих веществ зависит от скорости ветра, температуры жидкости, а не от концентрации веществ в ней.

Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу при хранении органических удобрений на основе жидкой фракции навоза не уменьшаются, а наоборот возрастают по сравнению с хранением неразделенного жидкого навоза.
Это связано с тем, что при накоплении неразделённого навоза сверху образуется корка (пленка), препятствующая выбросам в атмосферу. Навозохранилище становится, как бы закрытым, особенно это ярко выражено при хранении навоза КРС.

! В отечественных нормативно-методических документах, начиная с 80-ых годов прошлого века присутствует запись, что применение навозохранилищ для неразделенного на фракции жидкого навоза свиней не допускается для комплексов мощностью 24 тыс. голов в год, в дальнейшем мощность свинокомплексов снизилась до 6 тыс. голов. Данное положение теперь оправдывают тем, что хранение неразделенного навоза вызывает необходимость постоянного перемешивания навоза, а при этом увеличивается выбросы летучих веществ в окружающую среду.
В Проекте РД-АПК 1.10.15.02-17 наконец удалось исключить запись, что в навозохранилищах для хранения жидкой фракции перемешивание не предусматривается.

Конечно, все знают русскую поговорку «не трожь…».
Но перемешивать неразделенный навоз современным оборудованием нужно не постоянно, а при работе по откачке лагун.
Кроме того, перемешивать необходимо и жидкую фракцию навоза после сепарации , в противном случае через несколько лет лагуны заполнятся осадком, так как при разделении полная очистка жидкой фракции от взвешенных веществ практически не реальна.

Конечно, можно предположить, что выбросы дурнопахнущих веществ при работе лагунной помпы с выбросом струи в воздух, рекомендуемой для неразделенного навоза, будут выше, чем при работе лагунного миксера от ВОМ трактора, применяемого для сепарированного навоза. Но, для неразделенного навоза можно использовать универсальное комбинированное перемешивающее оборудование – электрические плавающие миксеры-аэраторы, не увеличивающие выбросы загрязняющих веществ в атмосферу.

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ ТЕХНОЛОГИЙ

Обе технологии (с сепарацией навоза и без) имеют свои плюсы и минусы.

Выбор технологии должен проводится в каждом конкретном случае на основании проведения технико-экономических расчетов, планов использования фракций навоза. Так, для молочных комплексов выбору технологии сепарации может способствовать решение использования твердой фракции для подстилки или коммерческого использования органического удобрения на основе твердой фракции навоза. Разделение бесподстилочного навоза на фракции может быть обязательным в случае необходимости перекачки жидкости на большое расстояние по стационарным трубопроводам. В случае катастрофической нехватки площадей для почвенной утилизации вблизи навозохранилищ, иногда и выигрыш в 25% площадей для жидкой фракции навоза может принести пользу, но потребуются большие затраты на транспортировку твердой фракции на дальние поля мобильным транспортом.

При отсутствии планов на использование твердой фракции, удовлетворительной ситуации с полями утилизации, нормальной системой транспортирования жидкого навоза к местам накопления у предприятий нет никакой необходимости в дополнительных затратах на сепарацию навоза.

Конечно, на свинокомплексах уже на протяжения десятилетий проектируют сепарацию только из-за указаний в действующих нормативно-методических документах. Но, как показывает практика, на многих свиноводческих предприятиях это мероприятие строительством и оборудованием системы сепарации и кончается. И это еще одно доказательство отсутствия экономической выгоды применения технологии сепарации навоза при современных способах транспортирования и внесения жидкого навоза.

Обе технологии с разделением навоза на фракции и без сепарации имеют право на существование, и при выборе нужно учитывать все их преимущества и недостатки.

Эта статья публиковалась в журнале АПК Эксперт # 1-2 |133| 2021 г.

Источник