Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

При визначенні значень найважливіших показників якості ор­ганічних добрив виходять з вимог діючих нормативних документів (ДСТУ, ЗНТП, ВСН, ТУ), методичних вказівок, рекомендацій, ре­зультатів численних аналітичних досліджень.

Загальні вимоги безпеки в технічних умовах встановлюються відповідно до системи ДСТУ ССБП. Вимоги охорони навколиш­нього середовища — відповідно до інструкції «Контроль за дотри­манням регламентів транспортування, зберігання, складської пере­робки та внесення твердих і рідких мінеральних, органічних добрив і хімічних меліорантів». Правила приймання органічних добрив ви­значаються законом України «Про захист прав споживачів». Відбір проб і аналіз органічних добрив проводять методами, затверджени­ми такими організаціями, як Держстандарт, Держкомсанепідемна — дзор, України. Вимоги до засобів транспортування та умов збері­гання органічних добрив визначають у відповідності з основними положеннями типових технологій виробництва та внесення органі­чних добрив. Вказівки щодо застосування органічних добрив ста- is новлять згідно рекомендацій щодо їхнього ефективного викорис­тання викладених у роботі [1-3].

Технічні умови включають 9 розділів. У розділі "Сфера засто­сування" визначена обов’язковість використання розроблених та за­тверджених нормативних документ .в на підприємствах і в органі­заціях АПК України. Вимоги до якості органічних добрив, зазначе­них у технічних умовах, повинні забезпечити безпеку життя, здоро­в’я населення, охорону навколишнього середовища.

У розділі «Технічні вимоги» встановлено нормативні вимоги до властивостей органічних добрив. Згідно з основними положен­нями органічні добрива не повинні бути факторами передачі збуд­ників інфекційних та інвазивних хвороб, чинити негативний вплив на ветеринарно-санітарний та гігієнічний стан навколишнього се­редовища. У якості добрив допускається застосування лише знеза­раженого гною і посліду, в 10 г проби яких відсутні патогенні бак­терії групи кишкової палички і ентерококи.

Готові до внесення у грунт органічні добрива не повинні міс­тити життєздатні яйця та личинки гельмінтів, концентрація в них ксенобіотиків (важкі метали, залишкові кількості пестицидів) не повинна перевищувати нормативи їх вмісту у грунті, встановлені Держкомсанепідсмнадзором України. Зазначені в технічних вимо­гах обмеження за розміром і масовій частці баластних включень в органічних добривах визначаються відповідно до вимог технічної документації на засоби їх транспортування і внесення. Залишки ко­рмів, сторонні механічні включення в органічних добривах не по­винні надавати негативного впливу на їх хімічний склад і якість внесення.

Масову частку сухої речовини в органічних добривах встано­влюють залежно від норм ГОСТ 20432-83 «Удобрения. Термины и определения» і способів їх внесення. Значення pH добрив визнача­ються відповідно до ГОСТ 27979-88 «Удобрения. Методы опреде­ления pH». Мінімально допустимі концентрації макроелементів співвідносяться з нормативами їх вмісту в органічних добривах.

Умови, що забезпечують зниження навантажень на грунт, по­верхневі і Грунтові води, атмосферне повітря при виконанні техно­логічних операцій з органічними добривами, наведені в розділі

іб

«Вимоги охорони навколишнього середовища». У матеріалах тех­нічних умов представлені способи обеззараження та знешкодження твердих, напіврідких, рідких органічних добрив, гнойових і дослід­них стоків. Технічні умови включають вимоги, до засобів транспо­ртування і зберігання органічних добрив, правила їх застосування. У додатках вказані рекомендовані норми, строки внесення органіч­них добрив під різні сільськогосподарські культури.

Всі вимоги, викладені в технічних умовах, взаємопов’язані з основними положеннями понад 60 вітчизняних та іноземних нор­мативних документів. Виконання вказівок технічних умов дозво­лить упорядкувати вимоги до якості приготування і зберігання ор­ганічних добрив, підвищити ефективність їх застосування. Викори­стання органічних добрив, що відповідають вимогам технічних умов, збільшить прибавки врожаю на 0,1…0,4 ц зерна від 1 т доб­рив в залежності від їх виду, підвищить якість продукції рослинни­цтва, знизить навантаження на навколишнє середовище в зонах фу­нкціонування тваринницьких і птахівничих підприємств.

Способи обробки рідкого гною в основному визначаються і фізико-механічними та санітарно-біологічними властивостями. Для вибору найбільш ефективного способу розглянемо властивості збродженого субстрату (рисунок 1.7).

У рідкому гної є в наявності основні елементи живлення рос­лин. Так, за даними [4, 2, 5-7] азот, фосфор і калій є як у твердих, так і в рідких екскрементах ВРХ (таблиця 1.1)

Живильні елементи у рідкому гної знаходяться в доступній для рослин формі. Наприклад, 50 …70 % азоту знаходиться у роз­чиненій формі, яка добре засвоюється рослинами у перший же рік. Інша кількість органічно пов’язаного білкового азоту засвоюється пізніше, по мірі мінералізації органічної речовини. Калій так само представлений у розчинній формі і легко засвоюється рослинами, а органічно пов’язаний фосфор використовується краще, ніж фосфор мінеральних добрив [8, 9].

Таблиця 1.1 — Хімічний аналіз екскрементів ВРХ. Склад Вміст, % свіжий кал сеча Вода 83,8 93,8 Органічні речовини 16.2 6,2 Азот 0,29 0,58 Фосфор 0,17 сліди Калій 0,10 0,49

Фізико-механічні властивості рідкого гною ВРХ справляють істотний вплив на процес його переробки. До даних властивостей відносяться: вологість, щільність, в’язкість, гранулометричний склад, коефіцієнт тертя ковзання.

Найбільш важливим показником є вологість, так як інші пока­зники, що характеризують фізико-механічні властивості рідкого гною, залежать від цього показника аналіз результатів досліджень геологічних властивостей і закономірностей руху рідких органіч­них відходів [6, 10-13] показує, що при вологості гною W=2…90 % цей матеріал володіє властивістю плинності. На рисунку 1.8 пред­ставлена залежність щільності субстрату (у) і коефіцієнта тертя ко­взання субстрату (f) від вологості субстрату [14-15]. При розведенні відходів щільність їх збільшується, а при значному розбавленні на­ближається до щільності води, а коефіцієнт тертя ковзання знижу­ється, наближаючись до свого мінімального значення.

1 — коефіцієнту тертя ковзання; 2 — щільність Рисунок 1.8 — Залежність щільності субстрату і коефіцієнту тертя ков­зання від вологості

Залежність динамічної в’язкості субстрату (р) і граничного напруження зсуву субстрату (t) від вологості субстрату (W) показа­но на рисунку 1.9 [16, 17]. Як видно з графіків, із зменшенням во­логості гною динамічна в’язкість та максимальне напруження зсуву істотно зростають.

Рисунок 1.9 — Залежність динамічної в’язкості (1) та граничної напруги зсуву t (2) від вологості гною. 19

Гнійна маса характеризується коефіцієнтом липкості, який за­лежить від раціону, годування, вологості і ступеня розкладання гною, віку тварин, а так само від матеріалу контактуючої поверхні [18-21].

Для гною ВРХ максимальна липкість спостерігається при во­логості гною близько 85%. Гнійні маси загальний вигляд яких представлений на рисунку 1.10 є структурованими дисперсними системами, тому в залежності від крупності твердих частинок у гнійній масі змінюється характер взаємодії твердої фази і рідини.

ВРХ

Зі зменшенням крупності часток ця взаємодії посилюється

Гранулометричний склад гною ВРХ наведено в табл. 1.2. [22, 23]. Таблиця 1.2 — Гранулометричний склад гною ВРХ. Розмір частинок, мм Вміст частинок % До 1 мм 60,0 Більше 1 мм 4,0 Більше 2 мм 15,0 Більше 3 мм 4,0 Більше 5 мм 5,6 Більше 7 мм 6,0

Наведені дані показують, що рідкий гній ВРХ містить найбі­льшу кількість твердих частинок розмірами до 2 мм. Умови гідро­
динамічної взаємодії твердих частинок гною з рідиною виражають­ся характеристикою, названою гідравлічною крупністю частинок. Так називається швидкість вільного падіння твердих частинок у спокійній рідині. Ця швидкість визначається крупністю, масою і формою частинок гною.

Встановлено, що у гнійних мас швидкість осадження части­нок основного класу (до 2 мм) становить близько 0,003 м/с.

Інтенсивне осадження твердих частинок, спостерігається про­тягом 10 … 15 хв. і посилюється при збільшенні вологості гною. Надалі осадження сповільнюється через те, що об’ємні маси рідини і твердих частинок близькі між собою [24-29].

З рисунку 1.10 випливає, що особливості взаємодії рідини із зваженими речовинами в гнойовій масі необхідно враховувати при дослідженні процесу флотації при зброджуванні гною в реакторі.

Для виробництва добрив з рідкого гною використовуються рі­зні технології та способи, які можуть бути класифіковані в основ­ному як хімічні, фізичні та біологічні [26].

Загальна класифікація способів обробки рідкого гною при ви­робництві добрив представлена на рисунку 1.11.

Рисунок 1.11— Класифікація способів обробки рідкого гною при виро­бництві добрив

Розглянемо основні способи обробки, виходячи з вимог, про­явлених до добрив:

> Відсутність втрат поживних речовин (азот, фосфор, калій)

> Добриво повинно бути обеззаражене від хвороботворних мікроорга­нізмів і зародків гельмінтів,

> Добриво не повинно містити насіння бур’янів, здатних сходити, до­бриво має бути дезодоровано, мінералізовано і стабілізовано по крупностї твердих включень, розмір яких не повинен перевищувати 2 мм.

U Способи обробки рідкого гною ВРХ.

Рідкий гній ВРХ є сумішшю сечі, калу і сторонніх включень; залишків кормів, грунту, води, та інших. Крім того, в ньому розчи­нені мінеральні речовини у вигляді солей натрію, калію, магнію, а так само азотовмісні продукти обміну: сечовина, сечова, пуринова і гіпюрова кислоти [2, 10]. Хімічні способи обробки рідкого гною в основному застосовують з метою обеззараження від патогенних мі­кроорганізмів і зародків гельмінтинів. Обробку рідким хлором, пе­реважно здійснюють гнойові стоки свинарських комплексів, що пройшли біологічне очищення, при цьому значення БСК стоків по­винно бути не більше 50…60 мг/л, а доза хлору, в залежності від вмісту зважених речовин, має становити 20…ЗО мг/л [28,30-32].

Хлорне вапно застосовуєт ься для обеззараження незначних кі­лькостей гною, при цьому її дія в основному пояснюється підви­щенням температури. Велика витрата вапна, тривалість процесу не менше 1 години і підвищення концентрації хлоридів не дозволяют ь поширювати такий спосіб на значні маси рідкого гною, який вико­ристовують для добрив.

Обеззараження рідкого гною можливо безводним аміаком NH3 [28, 29, 33-36] для цього потрібно 30 кг аміаку на 1 тонну гною, при цьому час контакту аміаку з рідким гноєм у герметичній ємності, повинно становити не менш 5 діб. Оброблений таким чином біома­са (рисунок 1.12) рекомендується вносити нутрі ґрунтовим методом або під плуг. Недоліком цього способу обробки є велика тривалість контактування обеззаражуючого агента з гноєм, що вимагає наяв-

ності обсягів ємності для їх п’ятидобового витримування. Рисунок 1.12 — Оброблена біомаса

Обеззараження гнойових стоків, що пройшли біологічну об­робку, можливо також озоном, але незважаючи на те, що озон має також найсильніші окисні та обеззаражувальні властивості, цей ме­тод не знайшов практичного використання через його високу вар­тість і складність.

Проведений аналіз використання хімічних методів обробки гною для цілей отримання добрива показав, шо перераховані вище методи забезпечують обеззараження гною, однак інші вимоги пре­д’являються до гною, як добрива, не забезпечуються. Фізичні спо­соби обробки гною, як і хімічні, застосовують для цілей його обез­зараження. Одним з найефективніших способів обеззараження гною є термічний. Він включає в себе обробку рідкого гною за до­помогою стерилізації, сушіння або випарювання вологи. Для стери­лізації рідкого гною під час епізоотії застосовується пересувна па — раструменева установка, розроблена у ВИДІ ветеринарної вірусо­логії та мікробіології [4]. Струмінь повітря

Принципова схема пересувної установки представлена на ри — суноку 1.13. МІСД ім. В. В. Куйбишева розробив метод обеззара­ження тваринницьких стоків стерилізацією в реакторах при темпе­ратурі 180 С і тиску 1 МПа протягом 2-2.5 ч. [4]. Для здійснення цього способу розроблена установка (рисунок 1.14), де стериліза­цію проводять з допомогою гарячих газів.

1 — електрогенератор; 2 — парогазова турбіна, 3 — регулятор тиску; 4 — насос; 5 — електромагнітний фільтр; 6 — теплообмінник; 7 — витримуюча камера; 8 — регуля­тор рівня; 9 — парогазовий сепаратор; 10 — форсунки; 11 — кільцева камера; 12 — во­дяний кожух, 13 — реактор; 14, 15 — газові горілки; 16 — насос; 17 — бак для конденса­ту’; 18 — парогазовий конденсатор.

Рисунок 1-13 — Установка для стерилізації стоків тваринниць­ких підприємств.

А — не стерильні стічні води; Б — вихід стерильних стічних вод у зовнішню каналізацію; С — пар; 1- дробарка; 2 — насоси; 3 — струминні апарати; 4 — утриму­вач; 5 — відводи; 6 — теплообмінник; 7 — засувки; 8 — зворотні клапани.

Рисунок 1.14 — Принципова схема пересувної установки для обеззара­ження стічних вод.

Основним недоліком термічних стерилізованих способів € їх висока енергоємність і металоємність.

Одним з перспективних спосіб обеззараження гною — радіа­ційний. Роботи по обеззараженню тваринницьких стоків гамма променями були проведені на установці побудованої в радгоспі «Боровляни» Мінської області Республіки Білорусь [12].

Під дією гамма випромінювання з кисню повітря утворювався озон, що володіє окисною здатністю і обеззаражуваним ефектом.

В УкрНД] механізації та електрифікації сільського господарс­тва розроблена й випробувана, на рідкій фракції без підстилкового гною, установка для електрофлотаціонної обробки. Рідка фракція була отримана на барабанних вібраційних сепараторах з діаметром отворів перфоратора розміром 0,1…0,5 мм [5]. Особливість обробки полягає в том)’, що анодний і катодний простір флотаційного апа­рату розділений іонітовою мембраною, а для здійснення флотації зважених речовин використовується тільки водень, що виділяється за рахунок атомарного кисню і озону, що утворюються на аноді.

Аналіз фізичних методів обробки гною з метою отримання добрив показав, що ці методи мають такі ж недоліками, як і хімічні.

Найбільш відомим і широко застосовуваним є біотермічний метод обробки гною компостуванням, який в подальшому викорис­товується у сільському господарстві (рисунок 1.15).

K-W,

WK-W ’

де: QH — кількість вологої біомаси, т;

WH — вологість гною, %.

WK — вологість компосту, %;

W — вологість водопоглинаючого матеріалу, %.

Біотермічну обробку гною здійснюють як на майданчиках з твердим покриттям, так і в спеціальних приміщеннях або ємностях.

До недоліків цього методу обробки слід віднести значні втра­ти загального азот) (до 47 %), складність і громіздкість устаткуван­ня для здійснення процесу біокомпостування, а також забруднення повітряного середовища окисами вуглецю та їн.

Для обробки тваринницьких стоків при гідрозмивах системах навозовидалення використовуються також біологічні ставки. Пер­ші біологічні ставки були побудовані в дослідному господарстві радгоспу «Кленовий-Чегодаєва» Московської області, рисунок 1.16 [13].

1 — приймальна ємність зі станцією перекачування; 2 — центрифуга; 3 — май­данчик для біотермічного обеззараження; 4 — вертикальний відстійник; 5 — каран­тинні ємності; 6 — установка для стерилізації; 7 — ставок накопичування; 8 — ставок для вирощування водоростей; 9 — ранковий ставок; 10 — ставок з рибою; 11 — ставок з накопиченням чистої води; 12 — плантації зрощування

Рисунок 1.16 — Схема обробки субстрату в рибно-біологічних ставках До складу споруд з обробки рідкого гною (рисунок 1.16) вхо­дять; приймальна ємність з насосною станцією 1, центрифуги 2, майданчики для біотермічного знезараження твердої фракції 3, вер­тикальний відстійник 4, карантинні ємності 5, установка для стери­лізації 6, ставок-накопичувач 7, водоростевий ставок 8, ранковий ставок 9, рибоводний ставок 10,ставок накопичувач чистої води 11 і поля зрошення 12.

Рідкий гній з приймальної ємності надходить на центрифугу, звідки тверда фракція складується на майданчику для обеззаражен­ня, а рідка фракція подається у відстійник для відстоювання і освіт­лювання. Осад з відстійників зневоднюють за допомогою центри­фуги, обеззаражують і використовують як добриво. Освітлені стоки з відстійника і футат з центрифуг направляють в карантинні ємнос­ті для шестиденного витримування. Далі стоки поступають в каскад рибоводних, біологічних ставків для їх витримування, утилізації бі­огенних елементів і органічної речовини, накопичення водоростей, рачків і використання біомаси при вирощуванні риби. Очищені стоки поступають у ставок чистої води і далі їх перекачують у зро­шувальну систему.

До недоліків використання біологічних ставків слід віднести наявність великих земельних територій і значні капітальні вкладен­ня їх будівництва. У Запорізькому інституті механізації сільського господарства розроблена експериментальна установка, принцип роботи якої заснований на додатковій обробці органічних добрив,

27

отриманих з використанням аеробних і анаеробних методів в екст­рудерах [3]. Показники якості компосту до і після обробки в екст­рудерах наведено в таблиці 1.3.

Таблиця 1.3 — Показники якості компосту до і після обробки в екструдері № п/п Показники якості Одиниця вимірювання Компост до обробки Компост після обробки (добрива) 1 Вологість % 71,2 40,0 2 Зольність % 2.9 15,8 3 Кислотність рн 8,5 7,8 4 Калій % 0,24 5 Оз % 0,38 0,78 6 Органічна речовина % 25,9 44,0 7 Вуглець % 41.2 48,7 8 Азот загальний % 1,8 1,7

На тваринницьких комплексах України широке застосування знайшли очисні споруди з використанням аеротенків і дугових сит.

Однак досвід їх експлуатації показав низьку ефективність процесу очищення гною від органічних і біогенних речовин. Голо — вна причина цьому є висока концентрація забруднень в рідкій фра­кції гною, шо подасться в аеротенки. З метою знижені концентрації органічних речовин і витрат енергії на процес очищення, запропо­новано спосіб обробки, що полягає в тому, що анаеробному збро­джуванню піддають тільки згущену (тверду) фракцію яка може бу­ти поділена по схемі (рисунок 1.17) і отриманий еффлюент у якості біофлокулянта для очищення рідкої фракції. Дослідження цього методу показали, що на переробку в аеротенку буде подаватися стік з забрудненням не більше 2339 мг/л, що близько до нормального рівня роботи очисних споруд [3, 16].

Рисунок 1.17- Схема розподілу твердої фракції після згущення

У науково-дослідному інституті механізації, м. Тверь, розро­блені виробничі технології переробки органічних відходів у двох варіантах: прискорений в спеціальних спорудах з активною аераці­єю і на відкритих майданчиках з твердим покриттям при пасивній аерації маси [3, 17].

За першим варіантом процес здійснюється у «Біоферментато — рі» цегляному або залізобетонному будинку, куди завантажується 50-100 тонн суміші з гною і посліду і наповнювача будь-яких видів органовмісних речовин (торф, тирса, солома та ін.) Процес біофер — ментації триває 5-7 діб при періодичній подачі до суміші повітря, при цьому температура суміші досягає значення 70 С і вище, що забезпечує повне обеззараження одержуваного продукту — КБП (компост багатоцільового призначення).

Тут же слід зазначити, що біотермічна аеробна ферментація прийнятна для невеликих обсягів гною з мінімальною вологістю.

Найбільш перспективною технологією дон виробництва еко­логічно чистих добрив з одночасним отриманням газоподібного па­лива, є технологія переробки гною в анаеробних умовах у спеціаль­них герметичних реакторах-мегаїггенках, виконаних, як правило з металу.

Завдяки діяльності метаноутворюючих бактерій у безкисне-
вому середовищі (рисунок 1.18) при температурі ЗО…35 °С мезофі — льний режим або 53…55 °С термофільний режим в реакторі відбу­вається процес зброджування гною з утворенням горючого газу, основними компонентами якого є метан (60…65 %) і вуглекислий газ (3 5…40%).

Рисунок 1.18 — Схема процесу зброджування за допомогою метаноут — ворюючих бактерій

Як позначено на рис. 1.18, аеробні і анаеробні бактерії заздалегідь іден­тифікуються в рідкому поживному середовищі по градієнту концентрації ки­сню 02:

поз. 1. Облігатні аеробні (що потребують кисню) бактерії в основному збираються у верхній частині пробірки, щоб поглинати максимальну кіль­кість кисню. (Виключення: мікобактерії — ріст плівкою на поверхні із-за вос — коліпідної мембрани.)

поз. 2. Облігатні анаеробні бакгерії збираються в нижній частині, щоб уникнути кисню (або не дають росту).

поз. 3. Факультативні бактерії збираються в основному у верхньому (є найбільш вигідним, ніж гліколіз), проте вони можуть бути знайдені на всьо­му протязі середовища, оскільки від кількості Оу не залежать.

поз. 4. Мікроаерофіли збираються у верхній частині пробірки, але їх оптимум — мала концентрація кисню.

поз. 5 Аеротолерантних анаеробів не реагують на концентрації кисню і рівномірно розподіляються по скриньки

3 1т гною при вологості 92 % протягом 10… 15 діб можна от­римати близько 20 м3 біогазу з теплотворною здатністю 23…25 МДж/м’1. Приблизно 50 % цієї кількості витрачається на утримання заданого температурного режиму роботи метантенка, інше стано­вить товарний біогаз, який можна використати на потреби госпо —

дарства.

Комментарии запрещены.