Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Состояние вопроса, цель и задачи исследований 8
1.1 Способы содержания животных и системы удаления свиного навоза... 8
1.2 Технологии переработки свиного навоза 16
1.3 Технологии анаэробного сбраживания свиного навоза 20
1.4 Способы интенсификации анаэробного сбраживания свиного навоза 30
1.5 Цели и задачи исследования анаэробной переработки навозных стоков. 34
ГЛАВА 2 Теоретические исследования
2.1 Движение жидкости и газа в анаэробном фильтре 35
2.2 Гидравлическая модель анаэробного фильтра с циклическим возмущением за счет изменения скорости движения свободной поверхности жидкости 40
ГЛАВА 3 Методика экспериментальных исследований 48
3.1 Общая методика проведения экспериментальных исследований 48
3.2 Методика проведения и планирование экспериментальных исследований на моделирующей демонстрационной установке 49
3.3 Методика проведения и планирование экспериментальных исследований на лабораторной производственной установке по метановому сбраживанию
3.4 Математическая обработка результатов экспериментальных исследований 64
ГЛАВА 4 Результаты экспериментальных исследований 65
4.1 Результаты эксперимента на моделирующей демонстрационной установке 65
4.2 Результаты эксперимента на лабораторной производственной установ ке анаэробного фильтра с сифонным отводом 77
4.3 Предлагаемая технология анаэробной переработки навозных стоков
свиноводческого предприятия 89
ГЛАВА 5 Экономическая эффективность переработки навозных стоков с применением анаэробного фильтра с сифонным отводом 93
Основные выводы 104
Библиографический список
- Технологии анаэробного сбраживания свиного навоза
- Гидравлическая модель анаэробного фильтра с циклическим возмущением за счет изменения скорости движения свободной поверхности жидкости
- Методика проведения и планирование экспериментальных исследований на моделирующей демонстрационной установке
- Результаты эксперимента на лабораторной производственной установ ке анаэробного фильтра с сифонным отводом
Введение к работе
Актуальность темы. В условиях промышленного свиноводства нашли широкое применение бесподстилочное содержание животных и гидравлические системы удаления навоза из животноводческих помещений, которые обеспечивают достаточную чистоту, препятствуют разносу инфекции и при правильном устройстве и эксплуатации улучшают микроклимат помещений. При использовании данной системы удаления навоза, а также за счет сброса воды, используемой для технологических целей, получают жидкий навоз и навозные стоки влажностью до 98%, поэтому возникают трудности при переработке больших масс свиного навоза и стоков, что и определяет актуальность данной работы.
Одним из перспективных направлений решения проблемы является применение технологии анаэробной переработки навозных стоков в биоэнергетической установке. Применение данной технологии для переработки свиного навоза и навозных стоков позволит получить качественное органическое удобрение, альтернативный вид топлива в виде биогаза, решить вопросы ресурсосбережения и охраны окружающей среды.
Работа выполнялась в соответствии с планом НИР Иркутского ГАУ «Разработка энергосберегающих технологий и средств механизации сельскохозяйственных процессов» (тема 24К, регистрационный номер: 01.2.00900777). Работа входила в комплекс НИР Иркутского ГАУ, выполненных в 2015 году по заказу Министерства сельского хозяйства РФ по теме: «Актуализация ветеринарно-санитарных правил по использованию животноводческих стоков для орошения и удобрения сельскохозяйственных угодий в части современных требований к качеству навозосодержащих стоков».
Целью работы является обоснование и разработка технологии переработки навозных стоков свиноводческих предприятий с применением анаэробного фильтра для получения органических удобрений и биогаза.
На основе поставленной цели сформулированы следующие задачи исследований:
-
Разработать анаэробный фильтр с гидродинамическим возмущением за счет изменения скорости движения свободной поверхности жидкости. Получить гидравлическую модель для определения зависимости величины гидродинамических возмущений от параметров работы анаэробного фильтра.
-
Исследовать влияние величины гидродинамического возмущения в анаэробном фильтре на степень очистки навозных стоков и выход биогаза. Получить модели основных технологических оценочных параметров анаэробного фильтра.
-
Разработать технологию переработки навозных стоков свиноводческих предприятий с применением анаэробного фильтра с гидродинамическим возмущением.
-
Обосновать экономическую эффективность переработки животноводческих стоков с применением анаэробного фильтра.
Объектом исследования является технологический процесс анаэробного сбраживания жидкого свиного навоза в анаэробном фильтре с сифонным отводом.
Предмет исследования – закономерности гидродинамического возмущения в анаэробном фильтре за счет изменения скорости движения субстрата.
Научная новизна работы:
анаэробный фильтр с сифонным отводом, для переработки жидкой фракции свиного навоза с гидродинамическим возмущением за счет изменения скорости движения свободной поверхности жидкости;
функциональная зависимость скорости движения свободной поверхности стоков в фильтре;
технологическая линия для переработки навозных стоков с получением органического удобрения, биогаза.
Теоретическая значимость. Разработана гидравлическая модель анаэробного фильтра с циклическим возмущением за счет изменения скорости движения свободной поверхности жидкости.
Практическая ценность. Разработана технология переработки жидкого свиного навоза с применением анаэробного фильтра с сифонным отводом.
Метод исследования: эксперимент.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
результаты теоретических исследований процесса анаэробного сбраживания в анаэробном фильтре с сифонным отводом животноводческих стоков свиноводческих предприятий;
результаты экспериментальных исследований процесса анаэробного сбраживания животноводческих стоков свиноводческих предприятий и регрессионные уравнения основных технологических оценочных параметров.
Апробация. Основные положения диссертационной работы были доложены на: международной научно–практической конференции ИрГСХА «Природопользование и аграрное производство» (Иркутск, 2012); научно-практическом семинаре, посвященном дню аспиранта ИрГСХА (Иркутск, 2013); международной научно-практической конференции, посвященной 60-летию аспирантуры ИрГСХА (Иркутск, 2013); международной научно-практической конференции молодых учных ИрГСХА (Иркутск, 2013); региональной научно-практической конференции с международным участием, посвященной 80-летию ИрГСХА «Современные проблемы и перспективы развития АПК» (Иркутск, 2014); международной научно-практической конференции «Климат, экология, сельское хозяйство Евразии» ИрГСХА (Иркутск, 2013, 2014, 2015); VI-ой региональной научно-практической конференции «Чтения И.П. Терских» (Иркутск, 2014); региональной научно-практической конференции, посвященной Дню российской науки и Дню аспиранта Иркутского ГАУ (Иркутск, 2015); региональной студенческой научно-практической конференции с международным участием, посвященной 70-летию Победы в Великой Отечественной войне и 100-летию со Дня рождения А.А. Ежевского (Иркутск, 2015); ежегодной научно-практической конференции преподавателей, сотрудников и аспирантов БГСХА, посвященной Дню российской науки (г. Улан-Удэ, 2015); ежегодной научной конференции преподавателей, научных работников и аспирантов ВСГУТУ (г. Улан-Удэ, 2015, 2016); международной научно-практической конференции Иркутского ГАУ, посвященной 80-летию со дня рождения профессора Хуснидинова Ш.К. (Иркутск, 2016).
Публикация. По теме диссертации опубликованы 15 печатных работ, в том числе из списка ВАК 3 общим объемом 3,7 печатных листа.
Внедрение. Результаты теоретических и экспериментальных исследований и моделирующая демонстрационная установка, имитирующая процесс работы анаэробного фильтра, используются в учебном процессе на кафедре «Техническое обеспечение АПК» при проведении лекционных и лабораторно-практических занятий со студентами инженерного факультета. Лабораторная производственная установка смонтирована на свиноводческом комплексе СХПК «Усольский свинокомплекс» Иркутской области.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, библиографического списка и приложений. Она изложена на 153 страницах, включает 15 таблиц, 29 рисунков, 4 приложения. Библиографический список включает 136 наименований.
Технологии анаэробного сбраживания свиного навоза
Достоинствами механических систем удаления навоза является получение навоза достаточно низкой влажности, и требуют относительно небольших затрат. К недостаткам данной системы навозоудаления относятся высокие металло- и энергоемкость, недостаточная эксплуатационная надежность, малый срок службы; большие затраты труда на уборку навоза, обслуживание и ремонт оборудования и т.д. С зоогигиенической точки зрения механические системы удаления навоза также недостаточно совершенны. Поэтому механические системы рекомендуется применять на небольших фермах и комплексах [43,45,49, 122].
На крупных свиноводческих предприятиях распространено бесподстилочное содержание животных, где наиболее применимы гидравлические системы удаления навоза [15, 35, 43, 85, 81]. К преимуществам данной системы удаления навоза относятся: значительное сокращение затрат труда на уборку навоза, высокая надежность и длительный срок службы систем, они менее металло- и энергоемки, и отвечают зоогигиеническим требованиям, предъявляемым к животноводческим помещениям [39, 122]. Различают следующие гидравлические системы удаления жидкого навоза из свиноводческих помещений: самотечную и прямой смыв водой [8, 47].
Гидросмывную систему удаления и транспортирования навоза допускается применять в исключительных случаях (при реконструкции и расширении круп 11 ных свиноводческих предприятий на 54 и более тыс. свиней в год при невозможности применения других способов навозоудаления) [8, 95, 111]. Удаление навоза из продольного канала свиноводческого помещения при гидросмывной системе осуществляется за счет обмена количеством движения между напорной струей жидкости и навозной массой [85]. Метод прямого смыва водой (гидросмыв) применяют в порядке исключения, т.к. он связан с большим расходом воды [8, 74]. Согласно требованиям при гидросмыве должна использоваться непитьевая вода [8]. Самотечные системы удаления навоза по принципу работы различают периодического и непрерывного действия. Самотечная система удаления навоза непрерывного действия применяется в свинарниках при кормлении животных сухими и текучими кормами без использования комбисилоса и зеленой массы [8, 85, 95].
Самотечная система непрерывного действия обеспечивает удаление навоза за счет движения по естественному уклону, на принципе самопередвижения смеси экскрементов, т.е. используются вязкопластичные свойства жидкого навоза. При влажности полужидкого навоза в пределах 88...92% и исключении попадания остатков корма в каналы работа данной системы навозоудаления надежна, преимуществами этой системы являются сравнительно небольшой расход воды для удаления навоза, независимость от технологии содержания и кормления животных. К недостаткам данной системы навозоудаления относятся: накопление придонного осадка, образование мертвой зоны в торце последней секции навозосборного канала. В свинарниках-маточниках самотечную систему навозоудаления применять не рекомендуется. Данная система рекомендуется для применения на мелких фермах. [74,85,96,97].
При бесподстилочном содержании животных на всех животноводческих предприятиях можно применять самотечную систему удаления навоза периодического действия. Данная система навозоудаления отличается от самотечной непрерывного действия тем, что в ней предусмотрено накопление навоза в навозопри-емных каналах, выход которых перекрыт шиберами. Основным недостатком сиетемы является большой расход воды и значительное выделение сероводорода при спуске навозной массы, что приводит к ухудшению микроклимата [96, 97]. Разновидностью самотечных систем удаления навоза периодического действия в свинарниках является система, в которой навозоприемный канал разделен бетонными перегородками на ванны или лотками [8, 95, 100].
В результате бесподстилочного содержания свиней и применение гидравлической системы навозоудаления получают огромные массы навозных стоков влажностью более 97 %, следовательно, возникает необходимость утилизации повышенного количества низкоконцентрированых стоков. Решение данной проблемы является актуальной задачей, и может быть решена с помощью различных технологий подготовки и переработки свиного навоза [43, 96, 97].
Свиной навоз представляет собой смесь жидких и твердых экскрементов животных, технологической и смывной воды, газообразных веществ, отходов корма и физиологических выделений животных (эпидермис, слюна, пот и т.д.) [4, 63, 96, 97].
По степени микробиологического разложения свиной навоз различают (рисунок 1.2) [4]: - свежий - навоз без признаков микробиологического разложения; - елаборазложившийся - навоз, в котором в результате микробиологических процессов кормовые остатки имеют незначительно изменившиеся цвет и прочность; - полуперепревший - навоз, в котором в результате микробиологических процессов подстилка и кормовые остатки приобретают темно-коричневый цвет, теряют прочность и легко разрываются; - перепревший - навоз, в котором визуально нельзя обнаружить неразло-жившиеся растительные остатки.
Гидравлическая модель анаэробного фильтра с циклическим возмущением за счет изменения скорости движения свободной поверхности жидкости
Субстрат в анаэробном фильтре движется вниз, образуя нисходящий поток жидкости через иммобилизатор. В результате жизнедеятельности анаэробных метангенерирующих микроорганизмов, прикрепленных на иммоби-лизаторе, происходит выделение насыщенного раствора биогаза. При достижении перенасыщения водного раствора происходит процесс аккумулирования мельчайших молекул биогаза. При достижении газового пузырька критической величины он начинает движение - подъем на поверхность. Таким образом, в анаэробном фильтре жидкая фаза движется вниз, а газообразная вверх [28, 36, 66].
Процесс биологической очистки животноводческих стоков с иммоби-лизированной микрофлорой является сложным многостадийным процессом, протекающим в гетерогенной двухфазной системе (жидкость - газ). Данные многофазные процессы сопровождаются явлениями массопередачи, это перенос питательных веществ субстрата из жидкости к поверхности биопленки, и далее внутрь биопленки до твердой поверхности [28, 54, 66, 112, 113].
В основе этих транспортных процессов лежит диффузионный перенос, который осложнен биохимическими реакциями, протекающими на твердой поверхности биопленки, населенной микроорганизмами. Следовательно, на массоперенос влияет метаболизм иммобилизированной микрофлоры [28, 112, 113]. На рисунке 2.1 изображена схема движения биогазового пузыря через сетку кассетного иммобилизатора. По мере приближения пузыря к сетке кассеты он деформируется. При проходе ячьи скорость движения субстрата увеличивается, что несколько понижает давление. Снижение давления вызывает увеличение объема пузыря, а так же миделевого сечения. Что вызывает локальное повышение скорости пузыря. Таким образом, прохождение через ячью кассетного иммобилизатора создает дополнительные возмущения и турбулизацию потока, что способствует массообмену [28].
Образование и движение пузыря связано с массопередачей биогаза в субстрате. Рассмотрим процесс массопередачи при движении пузыря, кото 37 рый осложнен внутренними циркуляционными течениями газа, то есть поверхность раздела фаз подвижна. Данную картину лучше всего представить в виде схемы двухзонной модели, основанной на диффузионном пограничном слое (см. рисунок 2.2). На схеме ярко выражены две области - ядро потока фаз и пограничный диффузионный слой. По основному уравнению массопе-редачи (закону Фика) известно, что массопередача осуществляется под действием градиента концентрации [63].
Представим, что концентрация биогаза в жидкой фазе ниже, чем в пузыре. В ядре потока перенос веществ (биогаза в том числе) осуществляется за счет конвективной диффузии (в данной области концентрации практически одинаковы - ypXf - концентрации вещества в ядре потока; уг,хг - концентрации вещества на границе раздела фаз). По мере приближения к границе раздела фаз влияние конвективной составляющей снижается и массопередача, достигается практически только за счет молекулярной диффузии (за счет градиента концентрации).
Предполагается, что концентрации на поверхности раздела фаз уТ,хТ равны равновесным концентрациям. Необходимо уточнить, что передача массы будет вестись только при концентрации биогаза в субстрате ниже его равновесной концентрации -хр Xf. При достаточном насыщении субстрата биогазом будет происходить равновесный взаимообмен в пограничном слое. По мнению авторов, равновесное состояние будет достигнуто при выходе работы анаэробного фильтра на технологический режим.
Цикл работы анаэробного фильтра состоит из двух ярко выраженных фаз - заполнения и опорожнения. Фаза заполнения начинается с нижнего уровня стоков в баке сифона (рисунок 2.3, а). В результате постоянного выделения биогаза и повышения уровня свободной поверхности давление в газовом объеме возрастает. При достижении давления величины соответствующей глубине погружения патрубка в гидравлическом затворе начинается отвод биогаза (рисунок 2.3, б). В тоже время сточные воды, прошедшие процесс брожения, постоянно заполняют бак сифона, до тех пор, пока не достигнут верхнего уровня расположения сифонного трубопровода [37, 38].
Фаза опорожнения начинается, как только обработанный сток заполнит сифонный трубопровод (рисунок 2.3, в). Происходит быстрое опорожнение бака через сифонный трубопровод, при понижении уровня свободной поверхности в баке из фильтра начинает поступать субстрат. В фильтр при этом постоянно загружается свежий субстрат [37, 38].
В результате снижения уровня стоков в фильтре наблюдается понижение давления в газовом объеме (рисунок 2.3, г). Причем расход сифонного отвода равен расходу жидкости через отводной патрубок и намного больше, чем подача стоков на обработку. Так опорожнение бака сифона вызывает изменение скорости движения сточных вод в фильтре, но с окончанием фазы опорожнения ее величина обратно снизиться до величины обеспечиваемой подачей насоса в фильтр (рисунок 2.3, д - а). Далее цикл работы анаэробного фильтра с сифонным отводом повторяется [37, 38]. Q=cons!
Методика проведения и планирование экспериментальных исследований на моделирующей демонстрационной установке
При загрузке пониженных доз в системе будет наблюдаться переизбыток продуктов обмена, за счет чего возникнет ингибирование микробной популяции. Что, конечно будет способствовать к понижению эффективности сбраживания. При сбраживании сточных вод и навозных стоков, характеризующихся избыточной влажностью и низкой концентрацией органического вещества, в купе с использованием прикрепленной микрофлоры, возможно применение широкого диапазона доз загрузки. Данный фактор является одним из основополагающих, поэтому его необходимо варьировать на трех уровнях, со значениями доз от 50 до 200 % [33]. Отношение диаметра анаэробного фильтра и бака сифона влияет на величину и частоту циклических возмущений. Фактор важен, с точки зрения установления конкретных геометрических размеров промышленной установки, особенно ценно то, что он - критериальный. Влияние фактора на величину циклических возмущений реализуется двумя путями: изменением колебания давления, вследствие изменения объема бака сифона; изменение скорости движения свободной поверхности жидкости в фильтре, вследствие изменения вытекающего объема. На частоту циклов фактор влияет посредством изменения времени протекания его составляющих фаз, за счет изменения объема бака сифона [33]. Высота колебания уровня жидкости в баке сифона влияет в основном, на величину гидродинамического возмущения. Посредством прямого воздействия на величину колебания давления в газовом объеме фильтра. Так же экспериментальные исследования на моделирующей демонстрационной установке выявили зависимость скорости движения свободной поверхности жидкости в фильтре и частоту циклов от данного фактора, причем отрицательную [33]. Исходя из выбранных факторов, изучения априорной информации и теоретических исследований определены измеряемые параметры процесса метанового сбраживания на лабораторной производственной установке [33]: - выход биогаза; - качество биогаза; - влажность и зольность сброженного стока.
На основании измеряемых параметров определяются и рассчитываются основные оценочные параметры, которые характеризуют скорость и качество метанового сбраживания (таблица 3.5). Область определения задавалась исходя из возможных режимов работы анаэробного фильтра [33]. производственной установке доза загрузки является основным фактором. Поэтому, для качественной и полной оценки его влияния, решено использовать три уровня варьирования: минимальный (-1), средний (0), максимальный (+1) В соответствии с имеющейся целью исследования, фактор соотношения диаметров решено варьировать на двух уровнях: минимальном (-1) и максимальном (+1), а фактор высоты колебания уровня жидкости в баке сифона варьировать на двух уровнях: минимальном (-1) и максимальном (+1).
Влияние факторов окружающей среды является постоянным. Матрица планирования представлена в табличном виде (см. таблицу 3.6). Для снижения влияния систематических ошибок опыты рандомизированы во времени, сам эксперимент разбит на два блока [9-11,33].
Для реализации имеющегося плана эксперимента создана модель лабораторной производственной установки анаэробного фильтра (рисунок 3.3), которая представляет собой трубу (7), закрепленную вертикально. Верхний и нижний торцы трубы герметично закрыты. Подача стоков осуществляется с помощью насоса (4), через распределительную гребенку. Подача соответствующей дозы загрузки регулируется с помощью шарового крана (3). Учет выделяющегося биогаза производится с помощью газового счетчика ГСБ-400 (2), хранение осуществляется в газгольдере (8), утилизация в горелке (1) [33].
В соответствии с проведенным планированием эксперимента и разработанной схемой (рисунок 3.3), на действующем свиноводческом предприятии была сооружена лабораторная производственная установка (рисунок 3.4). Она установлена в цехе очистных сооружений СХПК «Усольский свинокомплекс» Усольского района, Иркутской области. Рисунок 3.4 - Лабораторная производственная установка по метановому сбраживанию в СХПК «Усольский свинокомплекс»: 1 - газовая горелка; 2 - газовый счетчик ГСБ-400; 3 -газгольдер; 4 - щит управления; 5 - анаэробный фильтр; 6 - бак сифона; 7 - распределительная гребенка; 8 - центробежный насос Г2-ОПА; 9 - приемный бак.
Навозные стоки в установку подавались после разделения на фракции дуговыми ситами и шнековыми разделителями, а также прохождения вертикальных отстойников. Навозные стоки поступают в приемный бак, где они подогреваются до температуры 27 С и насосом подаются в распределительную гребенку. В распределительной гребенке поток дозируется в анаэробные фильтры в соответствие с конкретной дозой загрузки для данного опыта. В анаэробных фильтрах поддерживается постоянная температура 25 С, за счет установки нагревательных лент вокруг реактора и теплоизоляции. Для точной установки температуры и её статирования, имеется шкаф управления с терморегулятором ТМ, производства НПО «Элемер» и датчиков температуры (термопара) установленных в анаэробные фильтры. Обработанные стоки поступают в промежуточную емкость, а далее самотеком сливаются в приемный резервуар.
На основании анализа конструкций и материалов изготовления иммо-билизаторов [31], нами предложена, загрузка (иммобилизатор) в виде кассет. Кассета состоит из грубого сетчатого материала свернутого в трубу. В получившейся трубе прикрепляются сетки (толщина нити сетки 0,2 мм), поперек продольной оси, в результате получается сетчатый фильтр (рисунок 3.5). В такой конструкции не будут образовываться преимущественные каналы течения стока. Материал носителя - полипропилен. Именно иммобилизаторы данной конструкции использовались в анаэробных фильтрах на производственной установке.
Результаты эксперимента на лабораторной производственной установ ке анаэробного фильтра с сифонным отводом
В результате анализа выполненных опытов на моделирующей демонстрационной установке выявлено, что: 1) с увеличением значения фактора Х1м - высота погружения трубки в гидравлическом затворе, понижается величина колебания давления в газовом объеме анаэробного фильтра, но при этом увеличивается скорости движения свободной поверхности жидкости, а продолжительность цикла сокращается, при этом частота возрастает. Статистически значимо фактор влияет лишь на повышение скорости движения свободной поверхности, доля влияния в соответствие со значением коэффициента регрессии - 0,12. На практике данным фактором технологически сложно управлять. Обычно давление в гидравлическом затворе постоянно, а высота погружения трубки не изменяется. 2) с увеличением значения фактора Х2м - уровень колебания жидкости в баке сифона, повышается величина изменения давления в газовом объ 76 еме фильтра, но снижается скорость движения свободной поверхности, а продолжительность цикла возрастает, а частота циклов возмущения снижается. Статистически значимо фактор влияет лишь на изменение давления. Выбор рационального значения фактора возможен только после проведения лабораторного производственного эксперимента. Необходимо определить, что будет иметь решающее значение величина возмущения (изменения давления) или их частота (частота циклов возмущения). 3) наиболее весомое и статистически значимое влияние на оценочные параметры оказывает фактор Х3м - соотношение площадей фильтра и бака сифона. Уменьшение площади бака сифона относительно площади фильтра будет повышать величину возмущений, т.е. изменение давления и скорость. На интенсивность возмущений повышение значения данного фактора влияет следующим образом, продолжительность цикла сокращается, а их частота возрастает. При проведении экспериментов на лабораторной производственной установке более удобно использовать соотношение диаметров фильтра и бака сифона, чем их площади. Необходимо сдвинуть область интереса в сторону увеличения диаметра фильтра относительно бака сифона. 4) с увеличением значения фактора Х4л! - подача жидкости, изменение давления в газовом объеме повышается, а скорость движения свободной поверхности в фильтре снижается. Повышение подачи жидкости увеличивает продолжительность цикла, соответственно их частота сокращается. Влияние данного фактора на все оценочные параметры статистически не значимо. При проведении лабораторных производственных исследований данный фактор будет иметь решающее технологическое значение, т.к. именно подача стоков на обработку определяет дозу загрузки и влияет на выход биогаза, а также на глубину разложения органического вещества. На данном этапе можно утверждать, что влияние подачи жидкости на величину и интенсивность возмущений не значимо. 5) увеличение фактора Х5л1 - напор сифона, повышает скорость движения свободной поверхности в фильтре, но изменение давления в газовом объеме сокращается. Повышение напора сифона усиливает интенсивность возмущений, продолжительность цикла сокращается, при этом частота циклов возрастает. Но влияние данного фактора на оценочные параметры является не статистически значимым. При проведении лабораторных производственных исследований данный фактор придется определить постоянной величиной и им не варьировать.
Резюмируя, определим набор факторов для лабораторных производственных исследований по анаэробному сбраживанию свиных стоков, это факторы - подача стоков (доза загрузки), соотношение диаметров фильтра и бака сифона и высота колебания жидкости в баке сифона.
Экспериментальные исследования проведены на крупнейшем свиноводческом предприятии Восточной Сибири и Дальнего востока СХПК «Усольский свинокомплекс», в поселке Белореченский Усольского района Иркутской области в период с марта 2015 года по сентябрь 2016 года. Лабораторная производственная установка смонтирована в цехе очистных сооружений. Результаты данных экспериментальных исследований на лабораторной производственной установке по метановому сбраживанию навозных стоков свиноводства в анаэробном фильтре представлены в таблице 4.4.
Максимальный выход биогаза наблюдался в седьмом опыте при дозе загрузки в 200 %, что объясняется большим количеством органического вещества загружаемого в анаэробный фильтр. В данном опыте из-за сочетания факторов соотношения диаметров фильтра и бака сифона 1:1, и высоты колебания жидкости в баке сифона 0,2 м снижено время цикла, следовательно, возросла частота циклов возмущений. В результате интенсивной загрузки степень разложения органического вещества не максимальная и составила 71,2 %, при средней по всем вариантам 70,47 %. Максимальная степень разложения - 77,86 % достигнута при дозе 50 % в девятом опыте. Повышение степени разложения достигнуто увеличением времени оборота навозных стоков в фильтре до 2 суток. Средний выход биогаза по всем опытам составил - 0,136 м3/сут. Оценочные параметры в натуральных и кодированных величинах представлены в таблице 4.5.