Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

5.1 Методи і способи переробки тваринницької біомаси

Методи і способи переробки тваринницької біомаси «свиня­чої», залежать від властивостей і складу вихідної сировини, а також від цілей переробки і виду кінцевих продуктів [3, 186, 187].

При виборі методів і способів переробки тваринницької біо­маси «свинячої» виходять із науково обґрунтованої системи погля­дів, а саме [188, 189]:

— тваринницька біомаса має енергетичний потенціал, обумовлений зміст органічних речовин, здатних при їхній мінералізації віддавати значну кількість енергії;

— тваринницька біомаса є невід’ємною ланкою природно-природного ланцюга "ґрунт — рослина — тварина — біомаса — ґрунт", і повинен використо­вуватися в цьому ланцюзі з найбільшим ефектом;

— будучи залишком переробки продукції фотосинтезу рослин тварина­ми, тваринницька біомаса містить велику кількість органічних речовин, біо­генних елементів, мікроелементів, ферментів і вітамінів;

— наявність органічних речовин, робить тваринницьку біомасу ідеаль­ною їжею для ґрунтової мікрофлори, життєдіяльність якої забезпечує норма­льний плин біохімічних процесів у грунті, сприяє утвору гумусу і росту ро­дючості ґрунту;

— біологічні особливості тваринницької біомаси виключають можли­вість її прямого застосування як органічного добрива і повинно передбачати дотримання санітарно-ветеринарних вимог;

— кінцеві продукти переробки тваринницької біомаси не повинні місти­ти умовно патогенну мікрофлору, яйця гельмінтів і їх застосування не пови­нне викликати захворювання людей і тварин, нагромадження шкідливих ре­човин у ґрунті, вести до вторинного засмічення посівів;

— зміст біогенних речовин у тваринницькій біомасі дозволяє суттєво знизити застосування мінеральних добрив, для виробництва яких потрібні значні витрати сировинних і енергетичних ресурсів;

— кормове застосування тваринницької біомаси слід розглядати як до­поміжне до основних видів кормів, тому що він містить живильні речовини, що не засвоюються в процесі травлення (у силу фізіологічних особливостей травлення свиней);

— переробка біомаси являє собою важливе економічне, господарче і природоохоронне завдання, розгляд якого повинен вестися з позиції систем­ного підходу [188, 189].

Виходячи з вищесказаного, переробка тваринницької біомаси може проводитися в наступних напрямках: одержання органічного добрива; палива; корму; з метою знищення або комбіноване (рис 5.1). Для цього можуть застосовуватися різні методи переробки бі­омаси, які можна розділити на фізичні, хімічні і біологічні [189, 190].

До фізичних методів відносяться: механічні, теплові і елект­ричні [190]. Механічні методи містять у собі ряд способів обробки рідкої тваринницької біомаси, такі як відстоювання, центрифугіру — вання, фільтрування. Представлені способи спрямовані на зневод­нювання біомаси і поділу її на фракції. Способи поділу тваринни­цької біомаси на фракції і зневоднювання рідкої біомаси умовно можна розділити на природні і механічні.

Природній поділ рідкої біомаси відбувається в горизонтальних і вертикальних відстійниках під дією гравітаційного поля землі. Ці обладнання прості, але природне відстоювання біомаси не відбува­ється, якщо вологість її менш 90% [191, 192]. Продуктивність від­стійників невелика. Крім того, вони громіздкі і дороги. Проте, ці обладнання знаходять застосування в технологічних лініях поділу тваринницьких стоків.

Механічний поділ рідкої біомаси на фракції є основним видом сепарації тваринницьких стоків на великих комплексах. Його роб­лять за допомогою фільтруючих і осаджуючих машин і апаратів, загальним недоліком яких є висока вологість одержуваної твердої фракції. З фільтруючих апаратів і машин найбільше поширення одержали прес-фільтри і вібросита (віброгуркоти). Механічні мето­ди можна розглядати як допоміжні, тому що вони не вирішують проблеми знезаражування при переробці тваринницької біомаси і є енергоємними. Отримані рідка і тверда фракції, вимагають наступ­ної обробки біологічними, хімічними або тепловими методами.

До теплових способів переробки біомаси відноситься сушіння, обробка гострою парою і випарювання. Сушіння можна здійснюва­ти як низькотемпературним, так і високотемпературним способами. Низькотемпературне сушіння здійснюється при природних умовах і дозволяє призупинити шумування біомаси. При цьому способі зна­чно знижується вологість біомаси без залучення значних витрат енергії, зменшується неприємний запах, але немає гарантії повного знезаражування і у процесі сушіння відбуваються істотні втрати коштовних компонентів біомаси [190, 192]. В останні роки одержав поширення спосіб сушіння біомаси в спеціальних агрегатах під ді­єю високих температур. Установки для сушіння біомаси забезпе­чують одержання продукту, що відповідає санітарно-ветеринарним вимогам, зручного для транспортування і внесення в ґрунт. Однак, висока вартість високотемпературного сушіння обумовлена ціною на ГСМ і високими первісними витратами, що не дозволяють ши­роко застосовувати цей спосіб переробки [3, 190].

Обробка гострою парою спрямована на повне знезаражування біомаси. Цей спосіб енергоємний і біомаса на виході має більш ви­соку вологість, що пов’язане з розрідженням його паром. Застосу­вання цього способу можливо у відносно вузьких виробничих умо­вах і у випадку виникнення епізоотії [193, 194, 195]. Спосіб терміч­ної обробки біомаси в автоклавах [192, 193] застосовується для зне­заражування рідкої свинячої біомаси, але вимагає великої витрати енергії.

До групи електричних методів відносяться обробка струмами надвисокої частоти, електроосмос, електрохімічна коагуляція, елек — трофлотація, обробка ультрафіолетовими променями. Ці способи не одержали широкого поширення через високу вартість устаткуван­ня, великі витрати електроенергії і підвищені вимоги пропоновані до персоналу.

Одним з видів обробки рідкої тваринницької біомаси є хімічні методи [3, 192, 194]. Вони запобігають забрудненню і виділенню запахів у навколишнє середовище, крім того, деякі хімічні реагенти знищують бактерії, у тому числі і ті, які викликають гнильні аеро­бні процеси, що супроводжуються виділеннями шкідливих газів. Хімічні методи мають на увазі контактну обробку хімічними речо­винами і застосовуються тільки для знезаражування біомаси. Зага­льним недоліком хімічних методів є те, що вони вимагають витрат матеріальних і енергетичних, а так само хімічних речовин, що ви­кликають певне навантаження на навколишнє середовище [3, 190].

Перспективним напрямком переробки свинячої біомаси вва­жаються біологічні методи. Біологічні методи засновані на біохімі­чній деструкції і мінералізації органічних речовин мікроорганізма­ми і максимально наближені до природних процесів. При цьому за рахунок часткового розкладання органічної речовини відбувається зменшення змісту в рідкому гної джерел забруднення, які перехо­дять у нерозчинну або газоподібну форму [190, 192]. Біологічні ме­тоди підрозділяють на природні і штучні [3, 190, 193]. Природні методи засновані на біохімічних процесах, що протікають у приро­дних умовах — біологічних ставках, лагунах, ґрунті і компості. Шту­чні методи засновані на біохімічних процесах, що протікають у штучно створюваних умовах — в аеротенках, окисних траншеях, ме — тантенках, анаеробних фільтрах і інших спорудженнях [194].

Залежно від того, які групи мікроорганізмів беруть участь у процесі, розрізняють аеробні і анаеробні методи біологічної оброб­ки. В свою чергу слід зазначити, що з вище наведеного авторами цієї монографії розроблена науково обґрунтовану систематизацію

властивостей тваринницької біомаси, яка до теперешнего часу не була зроблена у світовому масштабі, вона представлена на рисунку 5.2.
ЗАГАЛЬНОФІЗИЧНІ: • щільність • питомий об’єм • питома вага
* ВОЛОГІСТЬ
МЕХАНІЧНІ. гранулометричний склад	ХІМІЧНІ: суха, речовина органічна речовина пісок азот, фосфор, калій, кальцій мікроелементи
ВЛАСТИВОСТІ СВИНЯЧОГО ГНОЮ
РЕОЛОГІЧНІ в’язкість коефіцієнт поверхневого натягу гранична напруга зсуву
ЕЛЕКТРИЧНІ • електропровідність
в залежності від вмісту: кисню вуглекислоти вапна амонієвого азоту сульфатної та сульфідної сірки хлоридів
ТЕПЛОТЕХНІЧНІ • температура • питома теплоємність • питома теплопроводність
ОРГАНОЛЕПТ ЧН
Рисунок 5.2 — Властивості тваринницької біомаси Компостування біомаси відноситься до аеробних біологічних процесів розкладання. Знезаражування біомаси відбувається при її розкладанні і нагріванні (до 60 °С) при життєдіяльності термофіль­них мікроорганізмів [195, 196, 200]. Основними недоліками цього способу є обмеженість застосу­вання по кліматичних зонах країни, тривалість процесу, значні втрати живильних речовин і потрібна велика кількість наповнюва­ча.

Спосіб обробки рідкої тваринницької біомаси в біологічних ставках має відносно низьку вартість переробки. Однак цей спосіб тривалий у часі, вимагає відчуження значних виробничих площ і існує небезпека промерзання, підвищеного смороду, а також забру­днення ґрунтових вод [190, 197].

Для інтенсифікації процесу розкладання і осадження органіч­ної маси у тваринницької біомасі застосовують аеробну обробку [З, 195, 200]. Вона відбувається шляхом аерації за допомогою нагні­тання повітря від компресора, або за допомогою механічних аера­торів, які за рахунок інтенсивного перемішування рідкої біомаси забезпечують його контакт із атмосферним киснем, що створює сприятливі умови для життєдіяльності аеробних бактерій. Але цей спосіб має ряд недоліків: значні втрати азоту, складність і дорож­нечу спорудження, високі експлуатаційні витрати, а також більші витрати енергії на аерацію і безперервне перемішування.

Анаеробне зброджування вважається перспективним методом [1, 2, 3, 198]. У результаті процесу зброджування розпаду зазнають органічні речовини, що втримуються в рідкій біомасі, з утвором га­зоподібних продуктів у вигляді суміші метану і вуглекислого газу (біогазу) [1, 190, 198]. При цьому він частково або повністю знеза­ражується, дегельмінтизується, дезодорується і девіталізується. Для анаеробного зброджування застосовують різні біореактори: мета — нтенки і анаеробні фільтри. Для забезпечення процесу необхідна підтримка температурного режиму, витрати на який можна запов­нити шляхом утилізації біогазу, що виділився. Анаеробне зброджу­вання поліпшує вдобрювальні властивості біомаси в результаті мі­нералізації біогенних речовин, практично без втрат їх у навколишнє середовище. Метод дозволяє більш високі норми навантаження, чим можливі при аеробній обробці, не вимагає застосування хіміч­них реагентів для розкладання органічної речовини; зменшує водо — утримуючі здатності біомаси. Анаеробне зброджування єдиний ме­тод з вище розглянутих, що дозволяє не тільки покривати витрати енергії на ведення процесу, але і одержувати надлишкову її кіль­кість. Одержувана енергія у вигляді біогазу зручна для користува­ча, тому що її можна перетворити в теплову, електричну і механіч — ну [3, 195]. Але цей метод практично не дає зменшення обсягу і во­логості обробленої біомаси.

Розглянувши основні методи і способи переробки тваринни­цької біомаси і гнійних стоків, можна зробити наступні висновки:

‘г — жоден метод переробки рідкої тваринницької біомаси не здатний повністю розв’язати проблему утилізації, тому потрібна комбінована техно­логія;

‘г найбільше відповідає пред’явленим вимогам метод анаеробного зброджування, як найбільш наближений до природних умов, що і дозволяє одержати високоякісне органічне добриво і додаткове джерело енергії у ви­гляді біогазу;

V для підвищення ефективності розкладання органічної речовини представляється доцільним роздільна анаеробна обробка рідкої і твердої фаз тваринницької біомаси в спеціальних біореакторах;

г — необхідно поліпшувати метод анаеробної обробки тваринницької бі­омаси і стоків.

Комментарии запрещены.