Содержание к диссертации
Введение
1 .Состояние вопроса и задачи исследований 9
1.1 Влияние органических удобрений на плодородие почв 9
1.2 Агрохимические и агроэкологические свойства компоста 11
1.3 Существующие технологии производства компостов из навоза и помета 13
1.4 Ускоренное ферментирование 28
1.4.1 Разложение в аэробных условиях 28
1.4.2 Факторы, влияющие на процесс приготовления компоста 28
1.4.3 Изменение органического вещества в процессе приготовления компоста 30
1.4.4 Минерализация белковых соединений 31
1.5 Анализ систем ускоренного ферментирования 33
1.6 Рабочая гипотеза и задачи исследования 43
2. Анализ технологического процесса работы узла ферментирования 45
2.1 Модель функционирования узла ферментирования 45
2.2 Технологическая схема работы и конструкция узла ферментирования 55
2.3 Система автоматического управления процессом ферментирования 61
3. Программа и методика экспериментальных исследовании технологического процесса работы узла ферментирования 65
3.1 Задачи и программа экспериментальных исследований 65
3.2 Методика проведения экспериментального исследования на лабораторной установке 67
3.2.1 Описание лабораторной экспериментальной установки 67
3.2.2 Приборы и аппаратура, используемые при исследованиях на лабораторной и производственной экспериментальных установках 69
3.2.3 Методика проведения эксперимента по исследованию влияния расхода воздуха в системе вентиляции, на концентрацию кислорода в компостируемой массе 75
3.2.4 Методика проведения эксперимента по исследованию влияния времени процесса ферментирования, на концентрацию кислорода в массе 77
3.2.5 Методика проведения эксперимента по исследованию влияния концентрации кислорода в компостируемой массе на скорость её саморазогревания 77
3.2.6 Методика проведения эксперимента по исследованию влияния времени процесса ферментации на температуру массы 78
3.3 Методика проведения производственного экспериментального исследования 78
3.3.1 Производственная экспериментальная установка 19
3.3.2 Методика проведения эксперимента по определению оптимальной высоты слоя компостируемой массы 94
3.3.3 Методика проведения эксперимента по исследованию влияния расхода воздуха через систему вентиляции и температуры компостируемой массы на концентрацию кислорода 96
3.3.4 Методика проведения эксперимента по исследованию влияния концентрации кислорода в компостируемой массе и её температуры на скорость саморазогревания массы 100
3.3.5 Методика проведения эксперимента по определению оптимальной концентрации кислорода в массе при её температуре свыше 75С 103
3.3.6 Методика проведения эксперимента по определению зависимости между временем процесса ферментирования и температурой массы, при оптимальном значении концентрации кислорода 104
4. Результаты экспериментальных исследований технологического процесса работы узла ферментирования 106
4.1 Результаты исследования лабораторной экспериментальной установки 106
4.1.1 Результаты исследования по влиянию расхода воздуха в системе вентиляции, на концентрацию кислорода в массе 106
4.1.2 Результаты эксперимента по исследованию влияния времени процесса ферментирования, на концентрацию кислорода в массе 110
4.1.3 Результаты эксперимента по исследованию влияния концентрации кислорода в компостируемой массе на скорость её саморазогревания 113
4.1.4 Результаты эксперимента по исследованию влияния времени процесса ферментирования на температуру массы 115
4.2 Результаты исследования производственной экспериментальной установки 117
4.2.1 Результаты эксперимента по определению оптимальной высоты слоя компостируемой массы 117
4.2.2 Результаты эксперимента по исследованию расхода воздуха в системе вентиляции и температуры компостируемой массы, на концентрацию кислорода 118
4.2.3 Результаты эксперимента по исследованию влияния концентрации кислорода в компостируемой массе и её температуры на скорость саморазогревания массы до температуры 75С 120
4.2.4 Результаты эксперимента по определению оптимальной концентрации кислорода в массе при её температуре свыше 75С 124
4.2.5 Результаты эксперимента по определению зависимости между временем процесса ферментирования и температурой массы, при оптимальном значении концентрации кислорода 125
4.3 Физико - химические и микробиологические исследования биокомпоста 127
5. Экономические показатели результатов исследования 131
5.1 Оценка технико - экономической эффективности работы узла ферментирования в технологической линии производства биокомпостов 131
Основные выводы 142
Список литературы 145
Приложения 152
- Существующие технологии производства компостов из навоза и помета
- Модель функционирования узла ферментирования
- Приборы и аппаратура, используемые при исследованиях на лабораторной и производственной экспериментальных установках
- Результаты эксперимента по исследованию влияния времени процесса ферментирования, на концентрацию кислорода в массе
Введение к работе
Актуальность работы.
Максимально возможные урожаи сельскохозяйственных культур можно получить только при совместном применении органических и минеральных удобрений. При этом минеральные удобрения в основном способствуют повышению урожайности. Органические удобрения, помимо повышения урожайности, улучшают структуру и плодородие почв, способствуя увеличению содержания гумуса, что непременно сказывается на качестве продукции.
Одной из разновидностей органических удобрений является биокомпост. Биокомпост, полученный ускоренным методом с соблюдением установленных параметров ферментирования, представляет собой высокоэффективное органическое удобрение, обеззараженное от яиц и личинок гельминтов, патогенной микрофлоры, не содержит жизнеспособных семян сорняков. Содержит подвижные формы азота и фосфора, способствующие оптимизации минерального питания растений. Характеризуется высоким содержанием органического вещества и благоприятными физическими свойствами.
В условиях активного применения минеральных удобрений в сельском хозяйстве органические удобрения не только не теряют своего значения, но их роль в повышении плодородия почв, получения высококачественной, экологически чистой продукции растениеводства, возрастает. Поэтому необходимо обеспечить сельское хозяйство высокопроизводительными и экономически выгодными способами и технологиями производства высококачественных органических удобрений, решая тем самым проблему утилизации отходов производства животноводческих предприятий и птицефабрик [52,66].
Цель работы. Повышение эффективности технологической линии производства биокомпостов путём совершенствования узла ферментирования.
Задачи исследования.
анализ существующих технологий и устройств для производства биокомпостов, формулировка рабочей гипотезы;
разработка модели функционирования процесса работы узла ферментирования и формализованное описание закономерностей, связывающих параметры процесса ферментирования;
разработка технологической схемы и конструкции узла ферментирования;
разработка системы автоматического управления процессом;
экспериментальное определение зависимостей между основными факторами, определяющими работу узла ферментирования и нахождение оптимальных параметров его работы;
оценка технико - экономической эффективности работы узла ферментирования в технологической линии производства биокомпостов.
Объект исследования. Процесс ферментирования в технологической линии производства биокомпостов.
Методика исследования. При выполнении диссертационной работы использовались как стандартные, так и частные методики исследования с применением математического планирования эксперимента и обработки данных на ПЭВМ.
Научная новизна. Научная новизна состоит в:
разработке модели функционирования ферментирующего устройства, позволяющей выйти на оптимальные значения основных параметров влияющих на качественные и количественные показатели;
разработке способа автоматического управления процессом ферментирования.
Достоверность основных положений подтверждена положительными результатами лабораторных и производственных исследований.
Практическая ценность и реализация результатов исследований.
Разработан узел ферментирования для технологической линии производства биокомпостов патент №2336252 и автоматическая система управления процессом ферментирования. В лаборатории кафедры эксплуатации машинно-тракторного парка Костромской ГСХА изготовлена лабораторная установка по производству биокомпостов для проведения исследований. Изготовлен экспериментальный образец ферментирующего устройства и испытан в производственных условиях ООО «БХЗ — Агро» Буйского района Костромской области.
Использование усовершенствованного узла ферментирования в технологической линии по производству биокомпостов позволит:
о снизить время процесса ферментирования до 8 дней;
о сократить удельные затраты электроэнергии на 60%;
о снизить себестоимость биокомпоста на 54%;
о получить годовой экономический эффект 105,2 тыс.руб. Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов ФГОУ ВПО Костромская ГСХА в 2005...2008гг, ГНУ Костромской НИИ СХ в 2008г. и СПб-ГАУ г.Санкт -Петербург в 2008...2009гг. С 2007 по 2008г. работа выполнялась по программе «У.М.Н.И.К.», с 2008г. по н.в. выполняется по программе «СТАРТ», финансируемые государственным Фондом развития малых форм предприятий в научно - технической сфере (приложение П. 2). В 2008 году технологическая линия по переработке органических отходов в биокомпосты, в состав которой входит усовершенствованный узел ферментирования, была отмечена золотой медалью на 10-ой выставке «Золотая осень» в номинации «За производство высокоэффективных экологически безопасных удобрений: почв, грунтов, подкормок, технологий улучшения плодородия почв» (приложение П. 3).
Публикации. Основное содержание диссертационной работы изложено в 10 печатных работах, в том числе в одном патенте на изобретение №2336252 и 1 издании, рекомендованном ВАК.
Объём работы. Работа состоит из введения, 5 глав, выводов, списка используемой литературы, включающего 79 наименований и 4 приложений. Общий объём работы изложен на 156 страницах машинописного текста, включая 25 таблиц и 68 рисунков.
На защиту выносятся следующие основные положения:
модель функционирования процесса работы узла ферментирования и формализованное описание закономерностей, связывающих параметры процесса;
технологическая схема и конструкция узла ферментирования;
автоматическая система управления процессом ферментирования;
технологические параметры узла ферментирования и оценка экономической эффективности.
Существующие технологии производства компостов из навоза и помета
Компостирование - биологический процесс минерализации и гумификации органических веществ, происходящих в аэробных условиях под воздействием микроорганизмов, в основном теплолюбивых (термофильных). При компостировании органические отходы разогреваются до температуры 70 - 75С, что губительно влияет на личинки и куколки мух, яйца гельминтов и болезнетворные неспорообразующие микроорганизмы. Микробиологический процесс разложения органического вещества происходит в две стадии. Сначала с ростом численности микроорганизмов температура компостируемой массы повышается до 40С. На этой стадии в компосте усиленно размножаются мезофильные микроорганизмы (оптимальная температура их развития 25 — 30С). Затем температура поднимается выше 40 С, что приводит к гибели мезофиллов и размножения термофилов. Это самая важная стадия компостирования, во время которой окислительные процессы достигают наибольшей интенсивности; затем температура массы постепенно снижается, и процесс затухает [7].
Компостирование навоза или других органических удобрений с различными влагоемкими материалами не способствует повышению питательной ценности смеси компонентов и компоста в целом. Наоборот, содержание доступных питательных веществ в компосте уменьшается по сравнению с таковым в навозе из-за низкого содержания их во влагоемких материалах.
Несмотря на то, что приготовление компостов из органических удобрений не способствует повышению их питательной ценности, компостирование становится необходимым, в случае если навоз имеет неблагоприятные физико-механические свойства, неприятный запах, сильно засорен семенами сорняков, заражен яйцами и личинками гельминтов, а также патогенными микроорганизмами. Полужидкий навоз и помет компостируют еще и в том случае, когда в хозяйстве не хватает цистерн-разбрасывателей для транспортировки и внесения жидких удобрений в почву. Полужидкий навоз, как правило, — липкая пастообразная масса с крайне неблагоприятными физико-механическими свойствами. Она не поддается укладке в штабель и плохо перекачивается насосами.
Для улучшения технологических свойств и предотвращения потерь жидкой части навоз смешивают с влагапоглощающими материалами, взятыми в таком соотношении, чтобы влажность компостируемой массы составляла 65-75% и была оптимальной для биотермии. При более высокой влажности резко ухудшается доступ воздуха в массу компоста, что приводит к снижению активности жизнедеятельности аэробных микроорганизмов. Температура внутри штабеля не поднимается выше 50-55С, что не способствует гибели яиц и личинок гельминтов и мух, а также обеззараживанию компостов от неспоровых микроорганизмов. При этой температуре семена многих сорняков сохраняют свою всхожесть.
Полный эффект обеззараживания не наступает и в том случае, когда температура внутри штабеля поднимается до 55-60С, так как у его поверхности она близка к температуре окружающего воздуха. Однако в результате протекания биотермических процессов зараженность и засоренность компоста резко уменьшаются. На фермах и животноводческих комплексах с бесподстилочным содержанием крупного рогатого скота система компостирования навоза может быть наиболее практичной и экономически целесообразной при условии достаточного обеспечения компостируемыми материалами - торфом, описками, соломой и др. По видам средств, используемых для приготовления компостируемых смесей, технологии подразделяются на: - производство компостов на площадках с применением бульдозеров или перегружателей ПОУ-40 (ККС-Ф-2); с применением мобильных смесителей на базе погрузчика непрерывного действия ПНД-250; - с применением мобильного смесителя на базе кормораздатчика смесителя РСП-10; - с применением мобильного смесителя-аэратора; - с приготовлением смеси на транспортерах навозоудаления; - с приготовлением смеси в цехе на стационарном оборудовании. Выбор технологии зависит от мощности животноводческого (птицеводческого) предприятия, физического состояния навоза (помета), состава сооружений по сбору, хранению навоза, природно-климатических условий и пр. В соответствии с объемом выхода навоза с предприятий определен номенклатурный ряд площадок и цехов по производству компостов, который включает мощности 5, 10, 20, 40, 60, 100 и 200 тыс. т компостов в год. Компосты с объемом производства до 60 тыс.т. в год готовят на открытых площадках, 100 и 200 тыс. т - в цехах на стационарном оборудовании [60,74,75]. Производство на площадках с применением! бульдозеров (рис. 1.1). Технология предусматривает завоз торфа на площадку самосвальным транспортом и штабелирование его погрузчиком ПФП-1,2. Для приготовления смеси торф подается в одну из двух полузаглубленных на 0,5 м траншей (линз) и расстилается слоем 0,2...0,3 м, шириной 10...12 м и длиной 24м.
Модель функционирования узла ферментирования
Анализ предшествующих исследований, устройств и установок по производству биокомпостов даёт основание сформулировать рабочую гипотезу. Увеличение производительности может быть достигнуто путём определения и поддержания оптимальных параметров работы ферментирующего устройства, таких как высота слоя массы, температура и концентрация кислорода. Повышение качества биокомпоста может быть достигнуто путём совершенствования системы вентиляции для равномерного распределения подаваемого свежего воздуха, тем самым устраняя зоны компостируемой массы испытывающие кислородное голодание. Время процесса ферментирования, повышение температуры массы в единицу времени (скорость саморазогревания массы) зависят от концентрации кислорода в массе, на которую в свою очередь оказывают влияние температура массы и режим работы системы вентиляции (расход воздуха в системе вентиляции). Автоматическая система управления процессом ферментирования может осуществляться посредством управления подачей воздуха, на основе анализа концентрации кислорода в массе, по заданному запрограммированному алгоритму. Снижение удельных затрат электроэнергии и себестоимости биокомпоста может быть достигнуто путем совершенствования конструкции узла ферментирования, установкой устройства осуществляющего выгрузку готового продукта, автоматического управления процессом ферментирования и поддержанием оптимальной концентрации кислорода в зависимости от температуры массы и времени процесса.
Для проверки данной научной гипотезы необходимо решить следующие задачи: разработать модель функционирования процесса работы узла ферментирования и формализованное описание закономерностей, связывающих параметры процесса ферментирования; разработать технологическую схему и конструкцию узла ферментирования, систему автоматического управления процессом; экспериментально установить зависимости между основными факторами, определяющими работу узла ферментирования и определить оптимальные параметры его работы; произвести оценку технико - экономической эффективности работы узла ферментирования в технологической линии производства биокомпостов. Процесс ферментирования протекает в условиях постоянно изменяющихся воздействий, которые влияют на качество получаемого биокомпоста. В реальных условиях функционирования, процесс ферментирования описывается совокупностью переменных, представляющих собой векторную функцию Y, определяющих качественное выполнение процесса во времени. На устройство, в котором протекает процесс, действуют внешние возмущения, образующие вектор - функцию возмущений F, которые стремятся нарушить желаемое протекание процесса. Внешними возмущениями являются: отношение в компостируемой массе углерода к азоту C:N(t), влажность компостируемой массы p(t)n высота слоя h(t).
В качестве выходной переменной Y может рассматриваться любой из случайных параметров, характеризующих качественный показатель протекания процесса ферментирования в устройстве или их совокупность. Такими параметрами являться: температура компостируемой массы T(t); скорость саморазогревания массы Vj(t) и как следствие - время процесса ферментирования t. Параметр скорости саморазогревания массы Vr(t) характеризует интенсивность жизнедеятельности бактерий в процессе ферментирования. Так как параметры температуры ферментируемой массы T(t) и времени процесса t находятся в прямой зависимости от скорости саморазогревания массы Vx(t), то примем её в качестве выходной переменной характеризующей качественный показатель процесса.
В качестве управляющего параметра, оказывающего непосредственное влияние на значение качественного показателя процесса, выступает: режим работы системы вентиляции tDeH(t), и как следствие - расход воздуха через систему вентиляции q(t) и концентрация кислорода в компостируемой массе. На устройство так же оказывает воздействие вектор внутренних связей D, по результатам предварительных экспериментов в качестве составляющих вектора выступает температура компостируемой массы T(t), которая оказывает влияние, в качестве обратной связи, на скорость саморазогревания массы VT(t) и концентрацию кислорода Co2(t).
Приборы и аппаратура, используемые при исследованиях на лабораторной и производственной экспериментальных установках
Для определения зависимости объёма воздуха V(t), прошедшего через систему вентиляции, на концентрацию кислорода в компостируемой массе Со2 был проведён двухфакторный эксперимент.
Фактор расхода воздуха через систему вентиляции при проведении эксперимента варьировался на трёх уровнях: 20, 40, 60 л/мин., верхние и нижние границы уровней определялись исходя из параметров расходомера воздуха. Изменение расхода воздуха производилось при помощи редуктора компрессора. Начальная концентрация кислорода в компостируемой массе для всех серий опытов составляла 6,2%. Проводились две серии опытов в пятикратной повторности. Математическая обработка результатов эксперимента предполагает определение моделей зависимости концентрации кислорода в массе Со2 от объёма воздуха прошедшего через систему вентиляции V(t) при различном расходе. времени процесса ферментирования, на концентрацию кислорода в массе
Для определения зависимости между концентрацией кислорода в компостируемой массе С02 и временем процесса ферментирования был проведён одно факторный эксперимент.
В компостируемую массу влажностью 75% с соотношением в ней углерода к азоту 20:1, через систему вентиляции закачивалась порция свежего воздуха с расходом 80 л/мин, при установившемся режиме концентрации кислорода, который составил в среднем 17,7%), прекращалась подача воздуха -и производилась запись данных газоанализатора в течение времени, до значения падения концентрации кислорода в 1%. Обработка результатов данного эксперимента предполагает получение зависимости между концентрацией кислорода в массе Со2 и временем процесса ферментирования t. Для определения зависимости между концентрацией кислорода в компостируемой массе С02 и скоростью её саморазогревания Vt был проведён однофакторный эксперимент. Компостируемая масса влажностью 75%, с соотношением в ней углерода к азоту 20:1, загружалась в ёмкость лабораторной установки, при помощи изменения расхода воздуха проходящего через систему вентиляции устанавливалась необходимая концентрация кислорода в компостируемой массе. Таким образом производилось изменение концентрации кислорода от 1 до 15% с шагом в 1%. При каждом измерение скорости саморазогревания массы. При обработке полученных данных температуры определялось скорость её нарастания в течение определённого количества времени Vt. Обработка результатов данного эксперимента предполагает получение зависимости между концентрацией кислорода в массе Сог и скоростью её саморазогревания Vt в течение всего процесса ферментирования. Для определения влияния времени процесса ферментирования на температуру массы был проведён однофакторный эксперимент. Влажность компостируемой массы составляла 75,3%. Отношение углерода к азоту в компостируемой массе 20:1. Температура окружающей среды 11,5 С. На основе данных эксперимента по определению оптимальной концентрации кислорода в массе, значение этого показателя в данном опыте поддерживалась на уровне 8-9%. Подготовленная компостируемая масса загружалась в ёмкость лабораторной установки и включалась система вентиляции. При помощи изменения расхода воздуха через систему вентиляции устанавливалась соответствующая концентрация кислорода в массе на протяжении всего процесса ферментирования, далее производилась запись параметра температуры T(t). Обработка результатов данного эксперимента предполагает получение зависимости между температурой компостируемой массы T(t), временем протекания процесса ферментирования t. Экспериментальные исследования производственной установки для аэробного получения биокомпостов производилось в летний период 2008г. в ООО «БХЗ - Агро» г. Буй, Костромской обл. Экспериментальные исследования на производственной установке предполагают синхронную регистрацию входных и выходных параметров процесса ферментирования согласно разработанным частным моделям функционирования. На рисунке 3.15 изображён общий вид производственной экспериментальной установки.Блок контроля и автоматического управления системой вентиляции состоит из: датчика газоанализатора кислорода; датчиков температуры; газоанализатора кислорода; измерительного блока терморегулятора; преобразующих устройств и персонального компьютера. Проектирование и расчёт системы вентиляции. Для осуществления процесса ферментирования необходимо насыщение массы кислородом воздуха, которое осуществляется при помощи системы вентиляции (рис 3.16). Рассмотрим систему вентиляции производственной экспериментальной установки, которая состоит из: вентилятора с асинхронным трёхфазным электродвигателем, системы пластиковых воздуховодов, переходных элементов и перфорированных труб, уложенных на днище корпуса, в которых просверлены отверстия для подачи свежего воздуха в массу. Отверстия перфорированных труб направлены к днищу корпуса и расположены в шахматном порядке, что исключает забивание и попадание в них компостируемой массы.
Результаты эксперимента по исследованию влияния времени процесса ферментирования, на концентрацию кислорода в массе
Экспериментальная производственная установка работает следующим образом. Куриный помет и торф смешиваются в соотношении определяющей отношение в компостируемой массе углерода к азоту C:N, на основе предварительного физико-химического состава компонентов. Оптимальное соотношение углерода к азоту в массе для наиболее благоприятных условий работы микроорганизмов составляет 20:1. В качестве компонентов для компостируемой массы использовались торф верховой и куриный помёт, которые имеют следующий физико-химический состав. Куриный помёт: Плотность-0,71 г/см ; Влажность - 68,8%; Массовая доля органического вещества - 72,5%; Nopr.o6in,-5,98%; рН-9,3. Торф: Плотность - 0,35г/см3; Влажность - 56,3%; Массовая доля органического вещества- 93,4%; Nopr.o6nj-l,02%; рН-4,0. По результатам физико-химических анализов исходных компонентов для соотношения в компостируемой массе углерода к азоту 1:20, торф с куриным помётом смешивался в соотношении равном 1:1,06. Расчетная влажность при смешивании составляет 61,3%, кислотность рНср.-8,12.
После тщательного перемешивания компонентов, производится равномерная загрузка компостируемой массы в ёмкость установки, максимальная высота слоя составляет 1,8м. Далее производиться проверка и установка элементов измерительных приборов в компостируемой массе, таких как пробоотборник газоанализатора и термосопротивления терморегуляторов. Монтируются соединения магистралей подачи анализируемого воздуха к микрокомпрессору и датчику кислорода. К ПЭВМ (ноутбук) при помощи преобразователя интерфейсов RS485 - USB подключается блок индикации параметров процесса, состоящий из газоанализатора кислорода, терморегуляторов и пуско-предохранительных устройств. Пускатель электродвигателя вентилятора подключается к программируемым ключам газоанализатора кислорода. Далее на ПЭВМ запускается программное обеспечение «Измеритель концентрации кислорода (ПКГ-4)» и «Owen System 1.2», устанавливаются оптимальные пороговые значения параметра концентрации кислорода в зависимости от времени процесса ферментирования или температуры массы. После произведения данных настроек включается электропитание системы вентиляции. Процесс ферментирования продолжается в течение 7-8 дней, при этом контролируются и записываются на ПЭВМ (ноутбук) данные концентрации кислорода и температуры в разных точках компостируемой массы.
Параметр расхода воздуха в системе вентиляции qB(t) зависит от производительности вентилятора, которая для вентилятора данной марки может изменяться в пределах 1,4-4,0 тыс.м3/ч в зависимости от установленного электродвигателя и давления в системе.
При проведении эксперимента по определению влияния расхода воздуха в системе вентиляции и температуры массы на концентрацию кислорода, контролируя давление в системе вентиляции, зная обороты электродвигателя вентилятора и пользуясь аэродинамической характеристикой вентилятора (рис. 3.25) заменим параметр расхода воздуха в системе вентиляции qB(t) на периодичность работы электродвигателя вентилятора.
Максимальный расход воздуха определялся максимальным расходом вентилятора, а минимальный, давлением в отверстиях перфорации системы вентиляции достаточным для полного насыщения воздухом всей компостируемой массы. Обороты электродвигателя вентилятора п=2850мин" . Пользуясь аэродинамической характеристикой находим расход воздуха через систему вентиляции Q=2500M3/4, следовательно, при включении вентилятора на 1 секунду в компостируемую массу поступает 0,695м воздуха. Эти данные использовались при изменении расхода воздуха в ходе проведения эксперимента [21].
При проведении экспериментов по определению оптимальной высоты слоя массы, определению влияния концентрации кислорода и температуры массы на скорость саморазогревания, определению влияния времени процесса ферментирования на температуру массы, заданная концентрация кислорода в массе поддерживалась при помощи автоматической системы управления процессом ферментирования.
При достижении температуры массы максимального значения (75-80 С) происходит её снижение при остальных неизменных факторах процесса, это свидетельствует о завершении процесса ферментирования и начала операции выгрузки.
При операции выгрузки биокомпоста открывается задняя заслонка и масса выгружается при помощи цепочно-планчатого транспортера, находящегося на днище корпуса установки. Для равномерной выгрузки предусмотрена шиберная заслонка. Привод транспортёра осуществляется с помощью редуктора и вала отбора мощности трактора, которые установлены в задней части корпуса установки. Так же привод транспортёра может осуществляться от электродвигателя и редуктора, по результатам расчетов для привода транспортёра необходим электродвигатель мощностью 8,5кВт [27,29,35].
Для оптимального протекания процесса ферментирования и рационального использования объёма ёмкости установки необходимо знать максимальную высоту слоя компостируемой массы. Данная величина оказывает влияние на объём компостируемой массы, равномерное содержание кислорода в массе и производительность установки. Высота слоя массы зависит от конструкции системы вентиляции и как следствие насыщение массы кислородом воздуха. Для равномерного протекания процесса ферментирования необходимо поддерживать равные значения концентрации кислорода во всей массе. Ширина и длинна ёмкости установки имеют постоянные значения, и зависят от размеров стандартного цепочно-планчатого транспортёра разбрасывателя органических удобрений РОУ-6. Методика определения оптимальной высоты массы основана на сравнении параметра концентрации кислорода в разных точках массы и определение коэффициента вариации, который должен составлять не более 10%.
Похожие диссертации на Повышение эффективности технологической линии производства биокомпостов путем совершенствования узла ферментирования
