Введение к работе
Актуальность проблемы. Задача получения и переработки навоза является одной из наиболее трудно решаемых в животноводстве, а переход сельского хозяйства к рыночным отношениям усугубил и без того тяжелое положение в этой отрасли.
Традиционный подход к выбору параметров каналов, режимам накопления и истечения приводит к получению объема жидкого навоза, превышающего оптимальный в 2...5 раз, снижению количества питательных веществ в единице объема, к увеличению затрат труда и энергии на его транспортировку и переработку, к удорожанию способов и средств обеззараживания и разделения, очистки жидкой фракции от взвешенных частиц, загрязнению окружающей среды.
Рассмотрение технологических процессов уборки, транспортировки и переработки жидкого навоза в отрыве друг от друга, без учета количества и качества получаемого продукта на предыдущих этапах, не позволяет создавать поточные, энергосберегающие экологически безопасные системы.
Создание системы уборки, транспортировки и переработки бесподстилочного навоза, обеспечивающей теоретическое и практическое повышение эффективности технологических процессов, при снижений отрицательного воздействия на окружающую среду, остается актуальной проблемой, решение которой имеет важное народнохозяйственное значение.
Исследования и разработки, составившие основу диссертационной работы, выполнены в соответствии с постановлением Государственного комитета СССР по науке и технике, координационным планом ВАСХНИЛ, проблема 051.525, тема 3, задание для Тамбовского филиала ВИЗСХ 051.530 б, проблема 051.02 задание 051.12 и планами научно-исследовательских работ ВИЗСХ и его Тамбовского филиала.
Цель работы. Повышение качества получаемого навоза и продуктов его переработки, снижение трудо - и энергозатрат и отрицательного воздействия на окружающую среду, улучшение условий труда обслуживающего персонала и содержания животных за счет совершенствования, разработки и оптимизации ресурсосберегающих процессов.
Объекты исследований г технологические процессы уборки, транспортировки и переработки навоза и технические средства, их обеспечивающие.
Продмет исследования - условия накопления и истечения навоза из канала, взаимосвязь между параметрами насосной установки и режимами транспортирования навоза, параметры ленточного фильтр-пресса, качество очистки жидкой фракции от взвешенных частиц.
Методика исследований. Методической основной явились системный подход, физическое и математическое моделирование. Разрабатываемые процессы рассмотрены как единая система взаимодействия "Человек-машина-жи-вотное-растение-продукт-среда".
Теоретические исследования выполнены с использованием соответствующих законов сохранения массы и энергии, фильтрации, уплотнения грунтов и теории графов. При экспериментальных исследованиях использованы методика планирования эксперимента, частные методики, стандартные измерительные приборы, оригинальные стенд и макеты.
Научная новизна. Впервые на основе рассмотрения схемы модели взаимодействия системы "Человек машина - растение-животное -продукт- среда" разработана биотехнологическая система (БТС) уборки, транспортировки и переработки бесподстилочного навоза. На основе теории графов проведен топологический анализ ее функционирования. Обоснована закономерность накопления навоза в зависимости от его физико-механических свойств и параметров канала.
Предложен новый способ очистки жидкой фракции навоза от взвешенных частиц. Получены количественные характеристики физико-механических и реологических свойств бесподстилочного навоза. Оптимизированы параметры на-возоприемника насосной станции с разработкой математических моделей режима транспортирования. Формализованы параметры и режимы работы ленточного фильтр-пресса для разделения навоза. Разработаны показатели оценки эффективности устройств для разделения жидкого навоза. Создана математическая модель процесса обеззараживания жидкого навоза в электрическом де-гельминтизаторе.
Предложенные в диссертации технические решения по совершенствованию устройств для переработки жидкого навоза и способ очистки жидкой фракции защищены 4-мя авторскими свидетельствами.
Достоверности основных положений, выводов и рекомендаций подтверждена сходимостью теоретических исследований с экспериментальными данными и производственной проверкой разработок в 46 хозяйствах Тамбовской и Владимирской областей, на животноводческих комплексах Самарской,
Свердловской, Тамбовской, Московской и Мурманской областей, а также их одобрением на НТС МСХ СССР, МСХ и продовольствия РФ и Тамбовской области.
Практическая ценность и реализация результатов исследований.
Результаты исследований являются основой для совершенствования существующих и создания новых способов и средств для осуществления технологических процессов уборки, транспортировки, разделения, обеззараживания жидкого навоза и очистки жидкой фракции от взвешенных частиц.
Результаты исследований использованы рядом научно-исследовательских и проектных институтов в рабочих проектах и нормативных документах и учебных заведениях в качестве учебных пособий, а именно:
Центральным научно-исследовательским и проектным институтом типового и экспериментального проектирования животноводческих комплексов по производству молока, говядины и свинины (Гипронисельхоз) при разработке Общесоюзных норм технологического проектирования систем удаления, обработки, обеззараживания, хранения и утилизации навоза и помета (ОНТП 17-77, ОНТП 17-81) раздел 1.3, Методических рекомендациях по проектированию систем удаления навоза и помета, раздел 1...3, утвержденных МСХ СССР и ВАСХНИЛ;
Российским научно-исследовательским и проектным институтом агропромышленного комплекса (Роснипиагропром) при разработке рабочих проектов насосных станций без заглубленного машинного зала для перекачивания жидкого навоза и сточных вод и проектах для повторного применения насосных станций, утвержденных МСХ и продовольствия РФ,, а также при разработке самотечной системы уборки с гидрозатворами, конструкция которых создана для свинокомплекса "Поволжский" Самарской области под руководством автора;
Центральным проектным институтом типового и экспериментального проектирования предприятий биологической промышленности и научно-исследовательских учреждений МСХ СССР (Гипросельхозпром) при разработке 10 рабочих проектов насосных станций;
Проектным институтом "Башколхозпроект", "Тамбовколхозлроект" и "Уд-муртграждчнпроект" при разработке рабочих проектов насосных станций и систем уборки с использованием гидрозатворов, разработанных под руководством и с участием автора.
Под руководством и при участии автора разработаны и внедрены в 15 хозяйствах Тамбовской области "Рекомендации по расчету и применению поточных
технологических линий уборки, обработки и транспортировки жидкого навоза на животноводческих комплексах", рассмотренные и одобренные НТС производственного управления сельского хозяйства Тамбовского облисполкома.
По материалам исследований для студентов специальности 31.13 "Механизация сельского хозяйства" издано учебное пособие (утверждено Государственным комитетом РФ по высшему образованию в качестве учебного пособия для общефедерального применения), лекции к курсу ОНИиП и 8 учебных плакатов (в соавторстве), выпущенных издательством "Колос", которые используются в учебном процессе технических колледжей, академии, университета.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались ежегодно с 1973 по 1980 гг на Ученом Совете Тамбовского филиала ВИЭСХ, ВИЭСХ и научно-технических конференциях филиала по итогам НИР, на научных конференциях Саратовского государственного агроин-женерного университета (СИМСХ) 1975-1978, 1994-1995 гг, в Тамбовском государственном техническом университете (ТИХМ) 1987-1996 гг.
Отдельные материалы диссертации доложены и одобрены на научных конференциях ВНИИМЖ 1975-1980, 1994-1995 гг. на Всесоюзных семинарах г.Москва (ВДНХ) 1973 г.,Г. Тарту 1975 г., на Всесоюзных научно-технических конференциях в проектном институте Роспромколхозпроект г. Волгоград, 1976 г., ЦНИПТИМЭЖ 1976 г., ЦНИПТИМЭСХ 1979 г.,на Всероссийских научно-технических конференциях ВИИТиН (Тамбов), ВИЭСХ (Москва) 1996 г., ка заседании НТС управления сельского хозяйства Тамбовского облисполкома 1979,1980 гг.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 92 печатные работы, в том числе 4 авторских свидетельства, 8 учебных плакатов, учебное пособие, лекции к курсу ОНИиП, 5 зарегистрированных отчетов о НИР.
Структура и обьем диссертации. Диссертация включает введение, четыре главы, общие выводы, заключение и рекомендации, список использованных источников из 498 наименований и 32 приложения.
На защиту выносятся:
структура энергосберегающей, природоохранной биотехнологической системы уборки, транспортировки и переработки бесподстилочного навоза;
закономерности процесса накопления и истечения навоза из канала;
математические модели гидротранспортирования бесподстилочного навоза;
математические модели и показатели эффективности процесса разделения жидкого навоза в ленточном фильтр-прессе;
способ очистки жидкой фракции навоза от взвешенных частиц;
результаты экспериментальных исследований и производственной проверки предложенных машин и их эффективность.
