Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса, цель и задачи исследования 8
1.1. Состав и свойства бесподстилочного птичьего помёта 8
1.2. Состав и свойства соломы 14
1.3. Анализ технологий приготовления компостов 18
1.4. Анализ технических средств для приготовления компостов 31
1.5. Анализ исследований процесса приготовления компостов 37
1.6. Выводы 43
1.7. Цель и задачи исследований 44
2. Теоретические исследования процесса компостирования в камерных ферментаторах 46
2.1. Определение теоретической потребности компостируемой помётосоломенной смеси в кислороде воздуха 47
2.2. Теоретические исследования процессов тепло- и массобмена в камерном ферментаторе 48
2.3. Тепловой баланс компостируемой помётосоломенной смеси при её аэробной обработке в камерном ферментаторе 57
2.4. Исследование аэродинамических характеристик каналов вентиляционной установки камерного ферментатора 61
2.5. Выводы 65
3. Программа и методика экспериментальных исследований 67
3.1. Программа экспериментальных исследований 67
3.2. Методика определения физико-механических свойств помёта, соломы и их смесей 68
3.3. Методика определения теплофизических характеристик помётосоломенных смесей 73
3.4. Методика определения удельного тепловыделения помётосоломенных смесей 76
3.5. Определение агрохимических свойств готового компоста 82
3.6. Методика обработки экспериментальных данных 82
4. Результаты экспериментальных исследований и их анализ 89
4.1. Результаты определения физико-механических свойств компостируемых материалов и их смесей 89
4.2. Результаты определения теплофизических характеристик помётосоломенных смесей 105
4.3. Результаты экспериментального определения удельного тепловыделения помётосоломенных смесей 108
4.4. Параметры процесса компостирования помётосоломенных смесей в камерных ферментаторах 116
4.5. Выводы 126
5. Экономическая эффективность результатов исследований 128
5.1. Исходные данные для расчёта экономической эффективности результатов исследований 128
5.2. Методика расчёта экономической эффективности 130
5.3. Расчёт показателей эффективности результатов исследований 135
5.4. Выводы 139
Обшие выводы 141
Литература 143
Приложения 156
- Анализ технологий приготовления компостов
- Теоретические исследования процессов тепло- и массобмена в камерном ферментаторе
- Методика определения удельного тепловыделения помётосоломенных смесей
- Результаты определения физико-механических свойств компостируемых материалов и их смесей
Введение к работе
Ключевой проблемой страны является снижение плодородия пахотных земель. Ежегодно на каждом гектаре пашни теряется 0,8...1,2 тонны гумуса, 0,7 кг подвижного фосфора, 13,5 кг обменного калия [98]. Это обуславливает необходимость их возмещения.
В лучшие для сельского хозяйства страны годы потери компенсировали внесением до 280 кг действующего вещества NPK на один гектар пашни.
За последние 10 лет из-за острого недостатка финансовых средств потребление минеральных удобрений в сельском хозяйстве нашей страны уменьшилось в 8,3 раза. В настоящее время оно составляет 1,2...1,3 млн. т. (в среднем 15 KrNPK на 1 га пашни, что в 15...20 раз меньше, чем в развитых странах Европы) [98].
Наряду с тем, что почти не вносятся минеральные удобрения, очень мало используется органика. Сегодняшний уровень применения органических удобрений (70 млн. т. в год, или 0,5 т/га) при сохранении существующих тенденций в животноводстве не может существенно увеличиться. Наоборот, в 2004 г. возможно его снижение до 45...50 млн. т. Положение усугубляется тем, что в большинстве случаев это не внесение в почву органики, а вывоз и бессистемное разбрасывание из огромных куч навоза и всевозможного мусора - это не применение, а освобождение животноводческих территорий от навоза. Выход в этих условиях один - рациональное использование имеющихся удобрений, достижение их окупаемости, сопоставимой с получаемой в Европе, то есть 7...8 кг продукции на один килограмм удобрений, а не 2...3 кг, как получают в среднем по нашей стране [98].
Положение усугубляется порочной практикой сжигания соломы на полях. На одном квадратном метре солома сгорает за 30...40 секунд. При
5 этом на поверхности развивается температура до 270...360С. Гумус в почве выгорает на глубину до 50 мм, потери его доходят до 31% от исходной величины, а потери влаги - до 22%. При сжигании соломы появляется глыбистость почвы, снижается её водопрочность.
С другой стороны, интенсификация животноводства, внедрение промышленных методов производства продукции этой отрасли сельского хозяйства, выдвинули ряд новых проблем. Наиболее острой из них является утилизация отходов животноводства, таких как помёт и навоз.
Накопленный мировой опыт показывает, что комплексное решение этих проблем лежит в широком использовании высококачественных органических удобрений, приготовленных на основе отходов растениеводства (солома) и животноводства (помёт, навоз) [1, 2, 19, 26, 30, 32, 79, 123].
Широкому применению помёта в качестве органического удобрения без его соответствующей обработки препятствуют наличие в нём семян сорных растений (по данным ВНИПТИОУ одна тонна помёта содержит 100...400 тыс. шт.), требующих большого количества питательных веществ для роста и развития и поэтому снижающих питательную ценность помёта. Кроме того, помёт заражён яйцами и личинками гельминтов, а также патогенной микрофлорой, имеет резкий неприятный запах, низкое отношение углерода к азоту, что ведёт к большим потерям азота при длительном хранении [63, 79].
Птичий помёт также содержит большое количество потенциальной энергии (около 20 мДж/кг АСВ) и питательных веществ, вызывающих при внесении стрессовое состояние у почвенных микроорганизмов, призванных завершить разложение отходов.
В настоящее время только в Краснодарском крае работает около 50 птицефабрик, которые ежегодно выделяют свыше 300 тыс. тонн помёта [91], что эквивалентно по содержанию питательных элементов NPK количеству азота (N) - 4800 тонн, фосфора (Р2О5) - 4500 тонн, калия (К20) -
1600 тонн. Этот резерв необходимо использовать, так как стоимость минеральных удобрений, имеющих такое количество биогенных элементов, составит свыше 50 млн. руб. (в ценах 2003 года).
Утилизация помёта вызывает ряд проблем, одной из которых является расположение птицефабрик вблизи крупных промышленных центров и отсутствие у них территорий, достаточных для утилизации отходов. Существующие способы переработки на площадках компостирования в данных условиях малоэффективны, так как требуют значительных площадей и весьма продолжительны. Поэтому необходимы технологии, обеспечивающие ускоренную ферментацию помёта на малых площадях.
Анализ показал, что на птицефабриках эффективно применение интенсивной твердофазной аэробной технологии компостирования в камерных ферментаторах. Данная технология позволяет получать качественный конечный продукт многоцелевого назначения в короткие сроки.
Указанная технология была около 30 лет назад разработана, запатентована и внедрена в 11 штатах фирмой "Bioferm" (США) [79, 106]. Процесс компостирования в камерных ферментаторах протекает в течение 5...7 дней в зависимости от биоклиматических условий и состава исходной смеси. Несмотря на изначально высокие капиталовложения, технология весьма рентабельна и даёт возможность существенно снижать объёмы закупок минеральных удобрений.
На территории Южного федерального округа технология подготовки органических удобрений в камерных ферментаторах была реализована на птицефабрике "Приморская" Краснодарского края в 1994 году. Однако на данный момент известных наработок и результатов о параметрах и режимах компостирования по данной технологии недостаточно для организации процесса ускоренного получения органических удобрений, что подтверждается сроками приготовления компоста на птицефабрике "Приморская", которые составляют в среднем 12 дней. В связи с этим, возникла необходимость настоящего исследования.
Настоящая работа выполнена в рамках Федеральной целевой программы "Повышение плодородия почв России на 2002...2005 годы" [111], утверждённой Постановлением правительства Российской Федерации №780 от 8 ноября 2001 г. Работа соответствует тематическому плану Министерства сельского хозяйства Российской Федерации и Российской академии сельскохозяйственных наук, предусматривающему разработку методов, технологий и технических средств биологического земледелия, направленных на повышение плодородия почв, оптимизацию питания растений. Работа выполнена в соответствии с тематическим планом НИР Кубанского государственного афарного университета на 2001...2005 годы по теме ГР №01200113467.
На защиту выносятся:
Параметры технологического процесса компостирования помё-тосоломенных смесей в камерных ферментаторах.
Режимы компостирования в камерных ферментаторах, обеспечивающие ускоренную обработку помётосоломенных смесей.
Закономерности процесса компостирования помётосоломенных смесей в камерных ферментаторах.
Состав субстратов из помёта и соломы.
Физико-механические и теплофизические характеристики помётосоломенных смесей.
Показатели эффективности результатов исследований.
Анализ технологий приготовления компостов
Линия подачи помёта включает в себя приёмный бункер для помёта 10 и ковшовый погрузчик НПК-30 (11). Регулирование подачи помёта на линию смешивания обеспечивается степенью заполнения ковшей элеватора.
Линия доизмельчения и смешивания компонентов включает в себя горизонтальный 3 и наклонный 5 винтовые конвейеры и измельчитель-смеситель ИСК-ЗА (4). Регулирование степени измельчения обеспечивается установкой на роторе ножевых и зубчатых рабочих органов, а в рабочей камере - чередующихся противорежущих пластин и зубчатых дек.
Линия смешивания компонентов включает в себя двухвальный лопастной смеситель 2СМ-1 (6), и выгрузной 7 конвейеры. Необходимое качество смешивания компонентов обеспечивается временем перемешивания, которое составляет 2...6 мин. при непрерывной работе смесителя и регулируется частотой вращения рабочих органов. Линия загрузки субстрата влажностью 60...70% в камеры ферментации включает в себя фронтальный погрузчик ПФ-1,0, оборудованный ковшом вместимостью 0,9 т. Погрузчик обеспечивает укладку субстрата в камеры ферментации, выгрузку готового продукта по окончанию процесса и загрузку его в транспортные средства или укладку на площадку для дозревания компоста. Линия ферментации субстрата включает в себя десять камер 8 размером 3x3x12 м каждая, общим объёмом 1080 м3. Линия обеспечивает обработку субстрата с выходом компоста до 120 м3/сутки. Камера обеспечивает выполнение следующих требований [93]. Коэффициент теплопередачи составляет менее 0,5 Вт/(м -С). Изоляция стен, потолка и пола защищает их от проникновения влаги (пара). Для эксплуатации вентиляторов осуществлён ввод трёхфазного электрического тока. В холодные периоды года или при работе с недостаточно активным субстратом предусмотрен процесс интенсификации его разогрева с помощью электронагревателя. Как показала практика, вмонтированный в нагнетательный воздуховод нагреватель мощностью 6...9 кВт обеспечивает разогрев субстрата в камере ёмкостью 30...50 м3. Процесс приготовления компоста осуществляется следующим образом. Солома в рулонах, тюках или в рассыпном виде самосвальным транспортным средством подаётся в питатель-измельчитель ЛИС-3, где измельчается на частицы величиной до 200 мм и подаётся на винтовой конвейер, обеспечивающий предварительное смешивание исходных компонентов. Минеральные добавки, необходимые для балансирования питательных веществ субстрата, дозированно подаются на винтовой конвейер, где смешиваются с влагопоглотительным материалом и направляются в измельчитель-смеситель ИСК-ЗА для измельчения и смешивания. Смесь влагопоглотителя и минеральных добавок подаётся в лопастной смеситель 2СМ-1, куда погрузчиком НПК-30 загружается птичий помёт из по-мётоприёмника, сблокированного с помётохранилищем. Здесь готовится субстрат требуемого состава и влажности. Подготовленный субстрат загружается погрузчиком ПФ-1,0 в одну из десяти камер ферментации, где осуществляется аэробная ферментация смеси (компостирование) путём принудительной подачи воздуха. Управление работой вентиляционной установки осуществляется оператором вручную из машинного отделения на основе данных о динамике температуры внутри камерного ферментатора. При необходимости обеспечивается подогрев подаваемого воздуха. Процесс ферментации на птицефабрике "Приморская" продолжается в среднем 12 дней. После этого готовый продукт вывозят на площадку хранения. Внедрением технологии американской фирмы "Bioferm" занимается также фирма "Тверьбиотех" (г. Тверь). Процесс обработки происходит в кирпичном или железобетонном ферментаторе размерами в плане 4,8x9,7 и высотой 4,6 метра. В ферментатор загружается приготовленная компостируемая смесь, состоящая из навоза и влагопоглотитель-ных материалов (торф, опилки, солома и др.). Смесь имеет необходимую влажность, установленный гранулометрический состав, определенное соотношение азота и углерода. Ферментатор оборудован напорным и вытяжным вентиляторами. Напорным воздух подается снизу в компостируемый материал через перфорированные, вмонтированные в пол трубы диаметром 0,08 метра. После загрузки компостируемой смеси в ферментатор напорные вентиляторы периодически, через заданные с помощью реле времени промежутки, осуществляют аэрацию смеси. Температура за 24...72 ч поднимается до 75С. После завершения процесса ферментации готовая продукция выгружается и хранится под навесом или на открытой площадке. Готовая продукция имеет торговую марку "Фермвей". Технология компостирования на прифермском пункте, разработанная кафедрой механизации животноводства КГАУ [79, 87, 124]. Прифермский пункт подготовки органических удобрений на основе навоза крупного рогатого скота и соломы в учхозе "Кубань" Прикубан-ского округа г. Краснодара рассчитан на производство 15 тыс. тонн ком-постов в год. В состав пункта входят следующие объекты (рис. 1.4): карантинные ёмкости объёмом 1418 м3, площадка компостирования общей площадью 3192 м2; склад соломы площадью 1700 м3; жижесборники объёмом 100 м3; подъездная дорога с твёрдым покрытием. Технологический процесс осуществляется следующим образом. Размещенная в скирдах хранилища солома фуражиром ФН-1,4 загружается в транспортное средство с одновременным измельчением и подается к одной из секций карантинных ёмкостей. В качестве транспортного средства используется агрегат в составе трактора МТЗ-80 и прицепа 2ПТС-4-887АН ёмкостью 45 м3.
Послойную укладку соломы в секцию карантинной ёмкости осуществляют погрузчики ПЭ-0,8Б или ПЭА-1,0. Они обеспечивают достаточно равномерную укладку полужидкого навоза, который доставляется транспортными средствами от навозоприёмников.
Теоретические исследования процессов тепло- и массобмена в камерном ферментаторе
Содержание кислорода в компостируемой помётосоломенной смеси является одним из самых важных факторов процесса ферментации. Недостаток кислорода приводит к развитию в компостах нежелательных микроорганизмов (при этом процесс может перейти в гниение), избыток кислорода приводит к переохлаждению микрофлоры и удлинению сроков компостирования.
Потребность в кислороде воздуха может быть определена, если известны химический состав органического вещества и степень его биодеградации в процессе компостирования. Например, окисление белкового материала может быть представлено следующим уравнением [123]: Органическому веществу необходимо большое количество кислорода для сбраживания. Из приведенного выше уравнения химической реакции видно, что для отделения одного атома углерода требуется одна моле 48 кула кислорода; тепловыделение при биотермическом процессе пропорционально количеству разлагаемого органического вещества и можно рассчитать процент его разложения в процессе компостирования. На основе данного уравнения определим количество воздуха, теоретически необходимое для полного разложения одного килограмма органического вещества по формуле: где кп - коэффициент пропорциональности, учитывающий соотношение в молях белкового материала и кислорода, согласно уравнению (2.1) равный 16,50; V т- молярный объем, равный 22,4 10"3 м3/моль; М- масса гидрокарбоната, кг; Мт- молярная масса гидрокарбоната, равная 332-10"3 кг/моль; N0 - содержание кислорода в воздухе, равное 21%. Из уравнения (2.2) объём воздуха, теоретически необходимый для полного разложения одного килограмма белкового материала, составит 5,3м3. На практике компостируемый субстрат представляет собой сложную смесь различных отходов с разной потребностью в кислороде. Поэтому действительная потребность в кислороде воздуха будет отличаться от полученной теоретическим путём. Для математического описания термодинамических процессов тепло- и массопереноса необходимо изучить характеристики капиллярно 49 пористых тел [41, 43, 44, 45], к которым по формам связи воды относят помётосоломенные смеси [13,67, 108]. Несмотря на большое разнообразие реальных гетерогенных пористых систем по их химическому составу, пористости, размерам частиц и пор, их различную ориентацию по отношению к тепловому потоку и сложность теоретического анализа и математического описания тепловых процессов, происходящих в таких материалах, в настоящее время уже существуют зависимости, позволяющие с большей или меньшей точностью рассчитать эффективную теплопроводность пористых гетерогенных систем. Однако наряду с этим необходимо подчеркнуть, что все еще отсутствуют достаточно надежные соотношения, которые были бы общепринятыми для расчёта тепломассообмена капиллярно-пористых и дисперсионных систем определенных классов материалов, в частности, пометосоломенных и навозосоломенных смесей. Теоретические исследования оказываются наиболее эффективными, если они сопровождаются рассмотрением структуры материала, оценкой пористости системы, размеров частиц и пор, способов контактирования частиц между собой, оценкой влияния конвективной составляющей на эффективную теплопроводность системы. Передача теплоты в капиллярно-пористых и дисперсных материалах осуществляется посредством [46]: - теплопроводности самих частиц материала; - теплопроводности газа, заполняющего поры материала; - теплопроводности газового микрозазора между частицами; - передачи теплоты теплопроводностью от одной частицы к другой в местах их соприкосновения (контактной теплопроводностью); - конвекции газа, в среде которого находится субстрат; - излучения от частицы к частице. Механизмы массопереноса возможны следующие [46]: - молекулярная диффузия, если в помётосоломенную смесь не на гнетается воздух; - вихри, если течение воздуха в отдельных каналах становится тур булентным, возникает массоперенос в результате миграции вихрей; -перемешивание, вызванное препятствиями. В пористой среде имеются разнообразные извилистые каналы, поэтому два локальных потока воздуха А и В (рис. 2.1) начинающие движение на определенном расстоянии друг от друга и имеющие одинаковую скорость, спустя определенный промежуток времени пройдут разный путь, то есть произойдет перемешивание;
Методика определения удельного тепловыделения помётосоломенных смесей
Перед компостированием определяли по известной методике влажность исходных компонентов (помёт, солома). Стогометателем СНУ-550 солому из соломохранилища в рассыпном или тюкованном виде загружали в транспортное средство в составе трактора МТЗ-80 и прицепа 2ПТС-4-887. При использовании рассыпной соломы погрузку вели с учётом резерва в 5% на потери при транспортировке и выгрузке. Транспортным агрегатом солома подвозилась к линии ЛИС-3, которая принимала влагопоглотительный материал и осуществляла его измельчение до частиц величиной 200 мм. После измельчения солому подавали на винтовой конвейер, на который также при необходимости дозировано подавали минеральные добавки. Винтовым конвейером солома подавалась в измельчитель-смеситель ИСК-ЗА для доиз-мельчения. Смесь влагопоглотителя и минеральных добавок подавали в лопастной смеситель 2СМ-1, куда погрузчиком НПК-30 загружали птичий помёт из помётоприёмника, сблокированного с помётохранилищем. Регулирование подачи помёта на линию смешивания обеспечивалось степенью заполнения ковшей элеватора. На выходе из смесителя получали готовый для компостирования субстрат требуемого состава и влажности. Подготовленный субстрат загружали фронтальным погрузчиком ПФ-1,0 в одну из десяти камер ферментации. Загруженная в ферментатор масса была рыхлой (не уплотнённой) высотой до 1,8 метра. В середину компостируемого материала на глубину 0,85...0,90 м вводили датчик температуры, а на расстоянии 0,5 м от него также на глубину 0,85...0,90 м погружали газовый пробоотборник. Гибким шлангом пробоотборник подключали к вакуумпроводу, ведущему вдоль стены к датчику содержания кислорода, находящемуся в машинном отделении. После это двери камеры герметично закрывали.
Датчики температуры и содержания кислорода подключали к контроллеру и включали микрокомпрессор, который прокачивал газовую пробу от пробоотборника через датчик кислорода. Контроллер через согласующий адаптер подключали к ПЭВМ, которая регистрировала текущие параметры процесса и отображала их в графическом или в цифровом виде.
Ускоренная ферментация помётосоломенной смеси включала следующие периоды: разогрев субстрата до температуры пастеризации, пастеризацию субстрата и охлаждение продукта. Количество подаваемого воздуха зависело от содержания кислорода в компостируемой смеси. При содержании кислорода менее 10% активность микрофлоры значительно снижалась, поэтому при достижении этого значения контроллер выдавал сигнал на включение напорных вентиляторов. При достижении содержания кислорода в газовой фазе 18% смеси контроллером подавался сигнал на отключение напорных вентиляторов, чтобы избежать переохлаждения продукта.
До 45С субстрат в камере ферментации разогревался в течение 12...24 часов (продолжительность этого периода может увеличиться до 2...3 суток при плохом качестве субстрата, холодной погоде, недостаточной теплоизоляции стен и воздуховодов, недостаточной герметичности камеры, а также при продолжительной загрузке, при плотной укладке субстрата и т.д.)
Как показали опыты по определению удельного тепловыделения, температура 45С соответствует критической фазе процесса компостирования. Длительное её сохранение указывает на допущенные при приготовлении смеси ошибки, или на отклонение требований к камерному ферментатору (герметичность, теплоизоляция) от допустимых. Такая температура стимулировала развитие нежелательных микроорганизмов. Процесс ферментации нарушался, субстрат начинал издавать резкий неприятный запах. Установлено что, чем более длительное время в субстрате поддерживается температура около 45С, тем раньше и сильнее развиваются жёлто-зелёные плесени. Сохранение температуры в субстрате 54...57С в течение продолжительного времени также неблагоприятно, так как создаются условия для развития аммонифицирующих бактерий, субстрат насыщается аммиаком, что отрицательно сказывается на качестве готового продукта.
При достижении в субстрате температуры 58С начинается процесс пастеризации. В субстрате поддерживали температуру 58...60С не менее четырёх и не более 24 ч. Период пастеризации продолжительностью 8... 12 часов при температуре 58...60С вполне достаточен, чтобы погибли все вредители - нематоды, грибные мухи, ногохвостки и их яйца, а также значительное число вредных бактерий и плесневых грибов [85]. В то же время при данной температуре сохраняется полезная термофильная микрофлора, которая обуславливает дальнейшую ферментацию субстрата. Если температура в субстрате повышалась до 62С за один-два часа, то общую продолжительность пастеризации сокращали до четырёх-шести часов.
При разогреве субстрата до температуры выше 62С контроллер независимо от показаний датчика кислорода включал напорные вентиляторы для охлаждения субстрата на 2С. Сохранение температуры более 62С нежелательно, так как в результате её воздействия погибает значительная часть полезных микроорганизмов, вследствие чего изменятся течение ферментации, и субстрат теряет свою селективность. Начинают размножаться вредные теплолюбивые микроорганизмы, например маслянозелёная плесень[85].
После завершения периода пастеризации смеси контроллер автоматической системы управления с помощью ПЭВМ переводили в режим охлаждения субстрата. Установлено, что для нормального протекания процесса ферментации необходима температура 48...56С. Поэтому после завершение пастеризации контроллер, управляя работой напорных вентиляторов и снимая показания с датчика температуры, снижал температуру в субстрате до указанной приблизительно за 7...8 часов, с темпом снижения один градус в час. Данное требование обусловлено тем, что в период охлаждения нельзя длительное время поддерживать температуру субстрата 55...56С, так как в нём снова создаются условия для развития аммонифицирующих бактерий. В результате их жизнедеятельности субстрат вновь насыщается аммиаком, рН повышается до девяти, что увеличивает продолжительность процесса. После этого наступал период кондиционирования продукта, который продолжался от одних до 5..6 суток. В конце периода кондиционирования температура в субстрате снижалась до 48С, начиная с которой следили за содержанием свободного аммиака. Компост считается готовым, если его концентрация в газовой пробе составляет менее 15...20 мг/м . После завершения ферментации разгерметизировали камерный ферментатор, отключали и извлекали датчик температуры и пробоотборник. Смесь грузили в транспортное средство в составе трактора МТЗ-80 и тележки ГКБ-8526 и вывозили на площадку хранения для «дозревания». Продолжительность «дозревания» компоста на площадках хранения составляет 3...4 месяца. В течение этого периода потери органического вещества и тепловыделение малы. В этой стадии происходят сложные реакции между остатками лигнина и белками погибших микроорганизмов, приводящие к образованию гуминовых кислот. Компост не разогревается. За период хранения в компосте не происходят анаэробные процессы, при внесении в почву он не отнимает азот. Конечное рН компоста - слабощелочное. Описанные параметры и режимы компостирования позволили уменьшить длительность процесса ферментации в камерных ферментаторах на птицефабрике "Приморская" в среднем до 9 суток и повысить качество готового продукта.
Результаты определения физико-механических свойств компостируемых материалов и их смесей
Таким образом, применение системы автоматического управления обоснованными параметрами и режимами компостирования помёта экономически целесообразно. При производстве компостов затраты на реализацию данного проекта окупятся в течение 3,5 года. По истечении этого срока весь получаемый эффект от производства удобрений будет идти в доход предприятия. вания помётосоломенных смесей в камерных реакторах на птицефабрике
«Приморская» Краснодарского края обеспечивает получение годового экономического эффекта в размере 56320 руб., чистого дисконтированного дохода в размере 495240 руб., рентабельности капиталовложений 40,6% при сроке окупаемости дополнительных капиталовложений 3,5 года. V 140 5.3.2. Себестоимость одной тонны готового удобрения снижается со 192,47 рубУт до 184,64 рубУт при увеличении годового объёма производства с 6213 до 7065 тонн. Проведённые исследования и производственная проверка позволяют сделать следующие выводы: 1. Птичий помёт является одним из основных резервов стабилизации плодородия почв Краснодарского края. Однако использование его в качестве органического удобрения требует обработки, обеспечивающей гибель пато генной микрофлоры, яиц и личинок гельминтов, девитализацию (потерю ,ч всхожести) семян сорных растений и ликвидацию резкого неприятного запа ха. Наибольший практический интерес представляет обработка помётосоло-менных смесей в камерных ферментаторах в связи с возможностью активного управления режимами компостирования. Указанная технология не требует для реализации больших площадей, что актуально для птицефабрик, расположенных вблизи крупных промышленных центров. 2. Аэрационный режим компостирования субстрата определяется влажностью, пористостью помётосоломенной смеси, фракционным составом соломы и характеристиками вентиляционной установки. Установлено, что при влажности смеси, равной 75%, увеличение высоты компостируемого слоя с двух до трёх метров увеличивает потери напора воздуха на 1000 Па. Поэтому величина слоя субстрата в камерном ферментаторе должна быть не более двух метров. 3. С увеличением влажности смеси её теплопроводность и температуропроводность снижаются прямо пропорционально, а теплоёмкость обратно пропорционально содержанию влаги. При W=60% температуропроводность смеси составляет 4,2 10б м2/с, а при W=80% - 0,21- 10"6 м2/с. Максимальная теплопроводность составляет Л. = 0,81 10"3 кВт/(м-К) при W=60%. С увеличением влажности смеси от 60% до 80% её теплоёмкость возрастает с 3,22 кДж/(кгК) до 3,67 кДж/(кгК). 4. Количество выделяемой при компостировании теплоты зависит от 4 скорости распада органического вещества и характеризуется удельным теп 142 ловыделением помётосоломенной смеси. Максимальное тепловыделение, v равное 38,7 кДж/ч, получено при влажности смеси 75%, средней длине час тиц соломы 12 мм и концентрации кислорода в газовой фазе 15...18%. 5. Применение обоснованных параметров и режимов компостирования помётосоломенных смесей позволило сократить период их обработки на птицефабрике "Приморская" Краснодарского края с 12 до 9 суток и повысить качество готового продукта. 6. Прим енение рекомендованных параметров и режимов компостиро ч вания в камерных ферментаторах обеспечивает снижение себестоимости од ной тонны готового компоста с 192,47 руб./т до 184,64 руб./т при увеличении объёма производства органических удобрений с 6213 до 7065 тонн. Годовой экономический эффект, полученный за счёт увеличения объёмов производст ва органических удобрений на птицефабрике "Приморская", составит 55320 руб. при сроке окупаемости 3,5 года и рентабельности дополнительных капи таловложений 40,6%. Чистый дисконтированный доход составит 495240 руб.
