Гидравлические системы удаления навоза
С развитием и совершенствованием систем микроклимата появилась возможность широко использовать гидравлические способы удаления навоза. Этому способствовало также отсутствие достаточного количества подстилочных материалов. Поэтому в первую очередь на крупных животноводческих комплексах эта система удаления навоза получила широкое распространение.
Гидравлические способы удаления навоза имеют ряд преимуществ перед механическими:
– высокая эксплуатационная надежность;
– большая долговечность и малая металлоемкость;
– низкие удельные эксплуатационные расходы;
– отсутствие электроприводов и движущихся частей в самих животноводческих комплексах.
Недостаток – требуется высокое качество (точность) строительных работ.
Заглубленные каналы гидравлических систем перекрывают щелевым полом из решеток, что позволяет содержать животных в чистоте, улучшить санитарные условия и уменьшить затраты на очистку помещений от навоза.
Различают следующие системы или способы удаления жидкого навоза из помещений:
– комбинированная (самотечная с периодической рециркуляцией).
Все гидравлические системы состоят из продольных и поперечных каналов, навозосборников, насосных станций и вспомогательного оборудования (шибера, заслонки и т.п.). Сечения каналов могут быть прямоугольной формы, прямоугольной формы с закруглением углов у дна радиусом 10…15 см, трапециевидной формы с овальным дном и прямоугольной формы в виде двух полуокружностей
При смывной системе навоз удаляется струей воды. Различают способы смыва – с помощью смывных насадок и с помощью смывных бачков.
При прямом смыве навоз удаляется из логова струей воды. Смывные насадки устанавливаются в начале продольных каналов под углом к дну канала. Смывные бачки емкостью 0,5…1 м 3 устанавливают в начале каждого продольного канала на высоте 2 м. Сброс воды – 2 раза в сутки.
Длина продольного канала не более 40 м, уклон дна — 0,01, поперечный канал – на 300 мм глубже продольного.
Недостаток – большой расход воды и высокая влажность воздуха в помещении.
Лотково-отстойная система удаления навоза основана на периодическом накапливании навоза в каналах и удалении его самотеком при открывании шибера и пуске воды. Каналы при этом делают с полукруглым дном (R=15 см) и шириной по верху 60…70 см для свиней и 70…80 см для КРС. Начальная глубина канала 60…70 см, уклон 0,005…0,01, но не более 0,015. В противном случае жидкая фракция при открытии шиберов быстро уйдет, не захватив густой фракции. Продольные каналы соединяются с поперечным, последний через самотечный навозопровод соединяется с навозосборником. Накопление навоза в каналах длится 3…4 дня. Количество воды, добавляемое в навоз, составляет 10…15 л на голову КРС и 1…1,5 л на свинью. После закрытия шиберов на дно канала наливается вода, чтобы твердая фракция не прилипала ко дну.
Система рекомендуется на мелких фермах. Недостатки: сильная загазованность помещения во время удаления навоза из каналов и относительно большой расход воды.
Рециркуляционная система повторяет лотково-отстойную с той лишь разницей, что вместо воды используется осветленная жидкая фракция из навозосборника. Эта жижа перекачивается по асбоцементным ими чугунным трубам диаметром 250…300 мм.
Есть вариант, когда внутри помещения устанавливают навозопроходы диаметром 300 мм, навоз в которые сталкивается через колодцы.
Недостаток – постоянный контроль за наличием инфекции в жиже. В случае ее обнаружения – смыв осуществляется водой.
Самотечная система удаления навоза основана на способности его самопроизвольно растекаться по горизонтальной плоскости или наклонной с i=0,005…0,006. Устройство системы аналогично предыдущим. Только в поперечном канале-коллекторе удаление навоза осуществляется смывом водой или осветленной жижей.
В конце каждого продольного канала имеется порожек, шибер и гидрозатвор. Порожек необходим для нормального функционирования системы в самотечном режиме, шибер – для запуска системы, гидрозатвор препятствует проникновению газов из поперечного канала.
Поперечный канал на 30…50 мм глубже продольного, уклон дна – 0,015…0,02. Смыв – 3…4 раза в сутки. Запуск системы на самотечный режим осуществляется через 10…14 дней после постановки животных, когда уровень навоза в канале не достигает решетки на 15…20 см, скорость движения навоза – 1 см/час.
Эта система является более экономичной, так как требует минимального расхода воды (наливается на дно лотка до уровня порожка). Но она предъявляет высокие требования к качеству строительства (шероховатость стенок лотков, постоянство ширины, уклон дна, фильтруемость через стенки), влажности и равномерности заполнения лотка навозом. Система работает при W = 87…90 %. Кроме того, запуск системы не всегда удается осуществить с первого раза.
Длина канала обычно не превышает 50м, но наилучшие условия работы при 25…30 м. Ширина – 0,8…1,2 м для свиней и 0,8…1,5 м для КРС.
Комбинированная система удаления навоза является усовершенствованной самотечной. Отличается от нее наличием напорных водопроводов с насадками. Вода включается только в том случае, если влажность экскрементов менее 87 % или уровень их в канале выше допустимого. Работа системы может управляться оператором и автоматически.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Источник
Гидравлические системы удаления навоза технологический расчет
Технологический расчет поточных линий удаления и транспортировки навоза
Расчетный выход экскрементов Qэ (кала и мочи) и технологически неизбежных остатков воды для животноводческого комплекса заданной мощности определяется по формуле:
где ni — количество i-й группы, гол.;
qэi — норма суточного выхода экскрементов (кала и мочи) от животного i-й половозрастной группы, кг/сут;
qт.о — норма суточного расхода на одного животного технологически неизбежных отходов воды, поступающих в канал для удаления навоза, кг/сут (qт.о=1-3 кг/сут гол.);
γ — объемная масса жидкого навоза, кг/м 3 .
Влажность жидкого навоза, получаемого при очистке продольных каналов навозоудаления гидросмывом после завершения цикла производства составит:
— суточный выход экскрементов (м 3 /сут) и влажность их;.
В — количество технологически неизбежных остатков воды, поступающих в систему навозоудаления, м 3 /сут;
В’ — количество воды, необходимой для запуска самотечной системы навозоудаления в эксплуатацию, м 3 /сут;
Wт — влажность фильтрата после осадительной центрифуги, %;
В» — количество фильтрата на смыв каналов, м 3 /сут;
— выход жидкого навоза из продольных каналов в сутки, м 3 /сут.
Влажность жидкого навоза, поступающего в приемный резервуар насосной станции после смыва поперечного коллектора, определяется по формуле:
где В'» — количество фильтрата на смыв коллекторов, м 3 /сут.
Основными размерами каналов являются длина L, ширина Вк, начальная Hк.нач и конечная Hк.кон глубина их.
Размеры каналов зависят от планировочных решений животноводческих помещений и размещения в них технологического оборудования, особенностей технологии содержания различных половозрастных групп животных, их размеров, рациона кормления, его гранулометрического состава, физико-механических и реологических свойств навоза.
Рис. 29. Расчетная схема к определению длины и глубины самотечного канала навозоудаления
Длина самотечного канала (м) в соответствии с объемно- планировочным решением специализированных секций в помещениях для группового содержания свиней (рис. 29) рассчитывается по формуле:
а в помещениях для содержания животных в индивидуальных станках и боксах:
где nр — количество животных, размещающихся в групповых станках одного ряда секции;
mс — количество индивидуальных станков или боксов, размещающихся в одном ряду секции;
fк — фронт кормления на одно животное в групповых станках, м (из НТП СХ-2-68);
Δlс — длина канала в начале его, перекрываемая сплошной плитой; по данным опытно-производственной проверки Δlс = (0,5÷1,0 м);
Вс — ширина индивидуального станка или бокса, м.
Длина самотечного канала для свиноводческих помещений из экономических- соображений не должна превышать 50 м.
При выборе схемы расположения самотечных каналов в помещениях для крупного рогатого скота необходимо учитывать, что экономически выгодны системы с каналами длиной не более 30 м (при ширине 0,7-1,0 м) и не более 60 м (при ширине 1,5-2,5 м). Наиболее экономичны системы навозоудаления с каналами длиной 15-20 м.
При привязном содержании коров ширина канала определяется зоной дефекации. Установлено, что более 90% выделений животных размещается на полосе шириной 0,7-0,9 м.
При беспривязном боксовом содержании ширина каналов определяется шириной навозных и кормо-навозных проходов и составляет 1,5-2,5 м.
Для нормального функционирования самотечной системы важны размеры и конструкция стойл. Неправильный выбор длины стойла, покрытия пола, конструкции привязи и решетки увеличивает затраты труда на очистку стойл или проходов, приводит к повреждению вымени, моклаков и копыт у коров. А это, в свою очередь, повышает процент выбраковки высокопродуктивных, физически здоровых животных и резко снижает эффективность прогрессивных способов содержания скота.
Размеры стойла и конструкцию привязи выбирают с таким расчетом, чтобы испражнения животных попадали в основном на решетки, а ноги и тело (при лежании) животного располагались на сплошном полу стойла.
Для улучшения условий удаления жидкого навоза (при привязном или боксовом содержании) стойла проектируют на 10-20 см короче косой длины туловища. Ширина стойл и разделители между ними должны обеспечивать размещение животного перпендикулярно к решетчатому полу, являющемуся продолжением стойла.
Привязь должна ограничивать перемещения животного в стойле на полшага вперед и полшага назад. При таком устройстве стойл зона дефекации придется полностью на решетку (рис. 30).
Рис. 30. Расчетная схема к определению длины стойла и ширины канала на фермах крупного рогатого скота (заштрихованная часть показывает распределение навоза по ширине продольного канала в процентах)
Оптимальная длина стойла подсчитывается по формуле:
где К — коэффициент, равный 0,91 для стада, в котором подобраны животные примерно одинаковых размеров, и 0,88 — для стада с разными животными.
Для коров черно-пестрой породы косая длина туловища составляет 1,45-1,65 м.
Ширина стойла, или расстояние между боковыми ограничителями для коров и нетелей, составляет 110-120 см, а для молодняка — 80-110 см.
Ширина самотечных каналов (м) в свинарниках для группового содержания, исходя из зоотехнических и санитарно-ветеринарных требований (рис. 31,а)
а в свинарниках для индивидуального содержания (рис. 31,б)
где Lж — длина животного, м;
Lс — длина станка, м;
А — ширина сплошной бетонной полосы между кормушкой и калалом для удаления навоза, м (А=0,2+0,3 м);
D — 2 /3 ширины кормушки, занимаемой головой животного при кормлении, м;
lп — длина участка решетчатого пола, на котором находится животное, м (lп=0,35+0,50 м).
Для уменьшения типоразмеров строительных конструкций каналов рассчитанную по вышеприведенным формулам ширину каналов следует группировать.
Данные для расчета площади, занимаемой различными половозрастными группами свиней, приведены в таблице 9.
Таблица 9. Данные для расчета площади, занимаемой различными половозрастными группами свиней
Начальная глубина самотечных каналов (м) определяется по формуле (см. рис. 29)
а конечная глубина:
где AΔh — превышение высоты порожка над дном канала в начальной его части, м Δh = 0,1 м;
hо -глубина потока, м;
τо — предельное напряжение сдвига, Па (для свиного навоза τо=1,08-78,5 Па, а для коровьего навоза τо=11-140 Па);
γ — объемная масса кг/м 3 , γ=1020-1070 кг/м 3 ;
hсл — толщина слоя навозной массы, скапливающейся в зоне порожка за счет фильтрации жидкой составляющей ее, м; hсл=0,03-0,1 м; на основании исследований hсл=0,1 м;
hзап — расстояние между максимальным уровнем навозной массы в начале канала и решетчатым полом, м (из санитарно-зетеринарных требований hзап=0,3-0,35 м);
hпор — высота порожка, м;
где iк -уклон дна самотечного канала (по данным опытно-производственной проверки iк=0,003-0,005).
Рис. 31. Расчетная схема к определению ширины самотечного канала при: а — содержании свиней в групповых станках при кормлении жидкими кормами; б — содержание свиней в индивидуальных станках и боксах
На фермах крупного рогатого скота принимают iк=0. Номограмма для определения глубины самотечных каналов в свинарниках в зависимости от их длины и влажности навоза приведена на рис. 32.
Рис. 32. Номограмма для определения глубины самотечных каналов в зависимости от их длины и влажности навозной массы: 1 — W=86,5%; 2 — W=87,5%; 3 — W=88,5%; 4 — W=89,5%; 5 — W=90,5%; 6 — W=91,5%; 7 — W=92,5%
Начальная Нкол. нач и конечная Нк.кон глубина поперечного коллектора (м):
где Lкол — длина коллектора, м;
iкол — уклон дна коллектора; iкол=0,01.
Производительность насосной станции (насосов) Qн и количество насосов определяют, исходя из условий периодического смыва продольных каналов, требующего наибольшего расхода осветленной жижи или условно чистой технической воды.
При этом должно быть выдержано следующее условие:
где υсм — скорость смыва, м/с;
hж — высота движущегося потока смывной жидкости, м; hж=0,05-0,1 м.
По напорной характеристике Нн насосы подбирают таким образом, чтобы
где ΣΔHсм — общие потери напора в смывной линии навозопровода, Па;
ΣHтр — общие потери напора в транспортной линии навозопровода, Па;
Δ Hсв.н — свободный напор массы на выходе из магистрального навозопровода (Δ Hсв.н=5-10 Па).
где ΔHл — линейные потери напора, Па;
ΔHм — местные потери напора, Па;
ΔHr — геодезические потери напора, т. е. потери на преодоление разности высот между концом и началом магистрального навозопровода, Па.
Линейные и местные потери в смывной и транспортной линиях навозопроводов и их диаметры рассчитывают по формулам, изложенным выше.
При проектировании гидравлических систем навозоудаления особое внимание следует обратить на выбор конструкции решетчатого пола.
Для комплексов крупного рогатого скота рекомендуются сборные решетки из ненапряженных бетонных балок или из предварительно напряженного железобетона. Профиль балки — усеченный конус, размеры которого показаны на рис. 33,а.
Рис. 33. Решетчатые панели: а — для ферм крупного рогатого скота (марки Р2-2 и П2-3); б — для свиноводческих ферм: железобетонная; чугунная; асбестоцементная
Асбестоцементная панель обладает легкостью, прочностью, сравнительно долговечна и экономична. Чугунные решетчатые панели долговечны — срок их службы до 20 лет. Они не подвергаются коррозии, не крошатся и из-за малой толщины планок не забиваются навозом. Проваливаемость навоза через такие решетки составляет. 54-57%, а загрязненность — 11-30%. Однако стоимость чугунных решетчатых панелей в 3-4 раза выше железобетонных.
Планки и щели решеток во избежание травмирования конечностей животных следует располагать параллельно кормушке. Соотношение ширины щелей и планок для разных половозрастных групп животных приведено в таблице 10.
Таблица 10. Соотношение ширины щелей и планок решетчатого пола для разных половозрастных групп животных
Профиль планок должен обеспечивать интенсивный сток влаги, безопасность движения животных и свободный проход навоза.
При статическом расчете планки рассматривают как свободно лежащие балки, на которые распределяется нагрузка. Предполагается, что скот идет сплошным потоком, минимальное расстояние между копытами животных на планке 35 см, т. е. меньше 1 м.
Нормативная нагрузка принимается: для свиней — не менее 200 кг на 1 м планки с коэффициентом перегрузки 1,4; для коров — по действительному весу животных с коэффициентом перегрузки 1,2.
Расчетная нагрузка равна:
где Рн — нормативная нагрузка, кг;
Кп — коэффициент перегрузки;
где Рд — действительный вес животного, кг; lпл — расчетный пролет планки, м.
Источник