Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время в условиях свиноферм, особенно свинокомплексов, при образовании большого количества жидких органических отходов на относительно малых площадях значительно возрастают энергетические затраты, связанные с их переработкой и вывозом на поля. При существующих технологиях утилизации органических отходов животноводства свиноводческие навозные стоки плохо перерабатываются в более короткие сроки и приносят непоправимый ущерб природной среде, приводят к многолетним накоплениям их вблизи ферм и комплексов, расположенных рядом с естественными водоемами, что влечет их сильное загрязнение и является одной из существенных причин увеличения заболеваемости сельского населения различными инфекционными заболеваниями. В связи с этим, в настоящее время одной из перспективных направлений переработки навоза и навозных стоков является биохимическое преобразование путём анаэробного сбраживания в метантенках и соответствует проблемам и решениям задач экологии и охраны окружающей среды, т.к. 2017 год был объявлен Годом экологии России, а также имеет большое научно-практическое значение в развитии Сибири. Работа выполнялась согласно программе фундаментальных и прикладных исследований по научному обеспечению агропромышленного комплекса в Байкальском регионе на 2016-2020 годы Бурятской ГСХА им. В.Р. Филиппова по проблеме «Повышение эффективности инженерно-технической системы и ресурсосберегающих машинных технологий в агропромышленном комплексе Байкальского региона» (гос. регистрация № АААА-А17-117121270014-5).
Цель работы. Совершенствование технологии переработки навозных стоков свиноводства в метантенке с анаэробным биофильтром. В соответствии с целью работы и состоянием вопроса поставлены следующие задачи исследований:
1. Обосновать теоретические предпосылки технологии совершенствования процесса
метанового сбраживания навозных стоков в анаэробных условиях.
-
Разработать методику расчёта и исследовать влияние различных факторов на технологию сбраживания навозных стоков в метантенке с анаэробным биофильтром.
-
Разработать технологическую схему и методические рекомендации анаэробной переработки навозных стоков с получением биогаза и удобрений в производственных условиях.
4. Провести оценку экономической эффективности технологии анаэробной переработки навозных стоков на свиноводческих предприятиях Республики Бурятия.
Объект исследования – технология переработки навозных стоков свиноводства в метантенке с анаэробным биофильтром.
Предмет исследования – выявление закономерности закрепляющих свойств носителей метанообразующих микроорганизмов в анаэробном биофильтре.
Научная новизна диссертации:
впервые разработана биогазовая установка с анаэробным биофильтром для переработки свиноводческих навозных стоков в интенсивном режиме;
разработаны динамическая и энергетическая модели для определения эффективности работы анаэробного биофильтра в метантенке при переработке навозных стоков свиноводства;
- обоснована технологическая схема интенсивной технологии анаэробной
переработки навозных стоков.
Основные положения, выносимые на защиту:
- динамическая и энергетическая модели процесса анаэробного сбраживания
навозных стоков свиноводства для определения скорости образования биогаза;
- методика расчёта процесса накопления метанообразующих микроорганизмов на
носителях анаэробного биофильтра;
результаты оптимизации основных параметров биофильтра для интенсификации процесса анаэробного сбраживания навозных стоков;
результаты производственной проверки экспериментальной биоэнергетической установки.
Практическая ценность работы. Обоснована методика расчёта технологии переработки навозных стоков в метантенке с использованием анаэробного биофильтра. Разработаны методические рекомендации для больших объёмов анаэробной переработки навозных стоков в интенсивном режиме.
Реализация результатов исследований. Результаты научной разработки внедрены в ООО СПК «Тамча» Селенгинского района Республики Бурятия и ЗАО «Свиноводческий комплекс «Николаевский» Тарбагатайского района Республики Бурятия.
Результаты исследования и лабораторная биогазовая установка с анаэробным
биофильтром используются в учебном процессе ФГБОУ ВО «Бурятская
государственная сельскохозяйственная академия им. В.Р. Филиппова».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на научно-практических конференциях преподавателей, сотрудников, аспирантов Бурятской государственной сельскохозяйственной академии им. В.Р. Филиппова (Улан-Удэ, 2003-2009; 2015; 2016) и Восточно-Сибирского государственного университета технологии и управления (Улан-Удэ, 2003; 2017), на Международных научно-практических конференциях «Народы Центральной Азии в ХХI веке (Улан-Удэ, Улан-Батор, 2004 и 2014), «Энергообеспечение и энергоснабжение в сельском хозяйстве (Москва, 2003) и на II Международной научно-практической конференции «Энергосберегающие и природоохранные технологии» (Улан-Удэ, 2003), на научно-практической конференции «Экологическая безопасность, сохранение окружающей среды и устойчивое развитие регионов Сибири и Забайкалья» (Улан-Удэ, 2002), на IV Международном симпозиуме «Проблемы устойчивого развития в ХХI веке (Биробиджан, 2002),
Публикация результатов исследований. Материалы диссертации опубликованы в 17 печатных работах объемом 1,61 п. л., в том числе 5 публикаций, рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и выводов, объём работы 150 страниц, в том числе 35 рисунков, 14 таблиц, 143 наименования библиографии, 9 приложений.