Проект комплекса по производству молока с разработкой технологической линии доения и первичной обработки молока

Для комплексов и ферм промышленного типа в коровниках и свинарниках рекомендуется самотечная система навозоудаления непрерывного и периодического действия. Работа системы обеспечивается при влажности навоза 88...92% и исключении попадания кормов в каналы.

Самотечную систему проектируют в виде отдельных продольных каналов (лотков), перекрытых щелевыми полами, и общего для ряда животноводческих зданий поперечного канала (коллектора), по которому жидкий навоз стекает в приемный резервуар, сблокированный, как правило, с насосной станцией. Днища продольных каналов выполняют горизонтальными. К началу каналов и коллекторов подводят смывные трубопроводы диаметром 125...150 мм.

В конце каналов устанавливают герметичные порожки, которые рекомендуется делать съемными или поворотными. Высота порожков должна составлять 80...150 мм. При съемных порожках допускается уклон 0,003; высота порожка в этом случае должна перекрывать перепад глубины канала на 60...80 мм. Для гидравлического испытания каналов и пуска системы следует предусмотреть установку шиберов ШУС-Ф-1 (для свиноводческих ферм) и ЗНК-1,8 (для ферм крупного рогатого скота).

В самотечной системе периодического действия навоз удаляется за счет его накопления в продольных каналах, оборудованных шиберами, и последующего сброса при открытии шиберов. Перед пуском продольный канал заполняют водой на высоту 10 см.

Продольные каналы должны обеспечивать накопление навоза в течение 7...14 дн.

Уклон дна продольных каналов при самотечной системе периодического действия и при гидросмывной системе следует принимать в пределах 0,005...0,02.

Минимальная ширина каналов для поросят-отъемышей и ремонтного молодняка составляет 0,7 м, для взрослого поголовья - 1,0...1,2 м, для крупного рогатого скота - 0,8...1,5 м.

Практически глубина продольных самотечных каналов непрерывного действия зависит от их длины и для крупного рогатого скота составляет 0,7...1,9 м, для свиней - 0,8...1,3 м. При самотечной системе периодического действия минимальную глубину канала принимают равной 0,8 м для всех видов животных.

Поперечные магистральные каналы или коллекторы рассчитывают на самотечную транспортировку навозной массы к навозосборнику. Их выполняют из железобетонных или асбестоцементных труб диаметром 500 мм и более, укладываемых с уклоном 0,01...0,03. Значение минимальной расчетной скорости течения навоза по трубам и поперечным каналам при промывке следует принимать не ниже 1,1...1,2 м/с.

2.4.2 Транспортировка навоза и помета от животноводческих помещений к местам обработки и использования

Навоз в зависимости от его консистенции от помещения до навозохранилища удаляют самосплавом, перевозят в тракторных прицепах 2ПТС-4М-785А

При использовании фекальных насосов рекомендуется устанавливать измельчающие устройства.

Жидкий навоз к местам переработки, хранения или использования подают по стационарным или сборно-разборным трубопроводам.

Для транспортировки навоза по стационарному трубопроводу необходимо определить вместимость навозоприемника (не менее 5 м3), диаметр навозопровода, общие гидравлические потери в системе и мощность привода установки [3].

Вместимость (м3) навозоприемника вычисляют по формуле

Wнп=Qсутtр.н/(24?сн),

где tр.н - время ремонта или замены насоса, равное 2...3 ч.

Расход (м3/с) навоза

Q=Qсут/(3600 t сн),

где t - время работы установки, ч.

Таблица 3.15 Объемная масса и вязкость навоза (помета) в зависимости от его влажности

Диаметр (м) навозопровода вычисляют по формуле

d=2,

где V - скорость транспортировки навоза, м/с.

Исходя из условий надежной эксплуатации напорного трубопровода, диаметр труб d должен быть не менее 150 мм, а скорость транспортировки - 1,2...2,0 м/с.

Общие гидравлические потери (м) вычисляют по формуле

h= hг +hл+hм,

где hг = ±Дzрн/св - геодезические потери, м; Дz - разность геодезических отметок, м; св - плотность воды, кг/м3; hл - линейные потери, м; hм - местные потери, м.

Потери напора (м) по длине трубопровода L (м) при влажности навоза или помета более 89% составляют

hл=лV2L/(2gd),

где л - коэффициент гидравлических сопротивлений.

Значение л зависит от числа Рейнольдса, Re=Vdсн/µ. Для ламинарного режима движения л=64/Re, а для турбулентного л=0,32/Re0,24. При Re<Reкр режим движения ламинарный, при Re>Reкр режим движения турбулентный.

Для навоза свиней Reкp= 1500...1800, а для навоза крупного рогатого скота Reкр = 2800...3200.

Местные потери hм напора обычно принимают равными 0,1...0,12 от линейных.

По общим гидравлическим потерям h и подаче Q выбирают насос. Необходимо иметь в виду, что фекальные насосы при влажности навоза менее 96% снижают напор на 10...30%.

Мощность привода (кВт) рассчитывают по формуле

N=Qhсн/(з?1000),

где з - КПД насоса (з = 0,7…0,9).

Помет от птичников к месту обработки транспортируют мобильным и механическим транспортом (по закрытой галерее) или пневмотранспортером (по трубопроводу). Допускается пневмотранспортировка навоза с использованием компрессоров, при этом диаметр навозопровода должен быть не менее 150 мм, а давление - не более 0,6 МПа. Пневмотранспортировка также может применяться для помета влажностью 75% на расстояние до 300 м, влажностью 78...80% - до 700...1000 м.

2.4.3 Переработка и обеззараживание навоза и помета

Жидкий навоз перерабатывают на фермах и комплексах с целью подготовки его для более удобного использования в качестве удобрений, уничтожения личинок и яиц гельминтов, возбудителей болезней и семян сорных трав.

В технологическом процессе удаления и использования навоза особое место занимает его обеззараживание и хранение. При этом в первую очередь необходимо учитывать ветеринарные и медико-санитарные правила, так как патогенные микроорганизмы, яйца и личинки гельминтов сохраняют свою жизнедеятельность в необработанном навозе в течение года.

Для предотвращения загрязнения окружающей среды возбудителями инфекционных и инвазионных болезней система обработки навоза на животноводческих фермах и комплексах должна обеспечивать карантинирование (выдерживание навоза в течение определенного времени с целью выявления инфекции), а в случае необходимости - дезинфекцию и дегельминтизацию навоза.

Для обеззараживания и утилизации навоза на животноводческих фермах и комплексах разработано довольно большое число технологических схем.

Наиболее широкое распространение на животноводческих фермах и комплексах получили следующие технологические схемы:

· компостирование твердого и полужидкого навоза;

· гомогенизация полужидкого и жидкого навоза;

· разделение жидкого навоза на фракции в отстойниках-накопителях (при этом применяется полная или частичная биологическая обработка жидкой фракции) или механическими средствами.

При использовании всех схем навоз сначала проходит карантинирование, затем его обеззараживают, после чего проводят обработку (выделяют примеси, перемешивают навоз, разделяют его на фракции и др.).

Карантинирование твердого и полужидкого навоза при компостировании проводят в секциях карантинных емкостей, которые имеют бетонированные дно и стенки, исключающие фильтрацию жидкой фракции навоза через почву. Секций должно быть не менее двух, их размещают рядом с компостными площадками. Навоз в секциях выдерживают в течение шести суток, при обнаружении инфекции механическими средствами вносят химические реагенты и перемешивают их с навозом.

Карантинирование гомогенизированного полужидкого и жидкого навоза проводят в хранилищах-гомогенизаторах секционного типа, оборудованных устройствами для периодического смешивания выдерживаемого навоза, чтобы исключить расслоение его на фракции. Эти же устройства обеспечивают качественное смешивание инфицированного навоза с химическими реагентами при обеззараживании.

Карантинирование жидкого навоза при обработке в отстойниках-накопителях проводят в их секциях также в течение шести суток. Карантинирование жидкого навоза при разделении механическими средствами проводят отдельно для твердой и жидкой фракций. Жидкую фракцию выдерживают в секционных накопителях в течение шести суток, обеззараживают химическими реагентами, после чего секции разгружают. Также карантинируют и твердую фракцию.

Карантинирование жидкого навоза комплексов по выращиванию и откорму 54 и 108 тыс. свиней в год при комбинированной его обработке проводят в сооружениях по обработке жидкого навоза, если период обработки составляет не менее шести суток. При меньшем времени обработки устанавливают дополнительные секционные емкости, рассчитанные на шестидневное карантинирование.

Обеззараживание навоза проводят биотермическим, химическим, термическим и физическим способами.

Биотермическое обеззараживание инфицированного навоза или его твердой фракции при компостировании проводят при хранении на площадках с твердым покрытием. При этом в штабелях навоза или компоста под влиянием жизнедеятельности термогенных микроорганизмов возникает высокая температура, губительно действующая на возбудителей инфекционных и инвазионных болезней животных. Для размножения термогенных микроорганизмов необходимы определенная влажность навоза или компоста (не выше 70%) и поступление воздуха, что достигается благодаря рыхлой укладке штабеля. Уложенный в штабеля компост выдерживают не менее одного месяца в теплый период и не менее двух месяцев - в холодный. Началом срока обеззараживания считают день подъема температуры в штабеле не менее, чем до 60°С.

Химическое обеззараживание жидкого навоза проводят в карантинных емкостях, оборудованных перемешивающими устройствами. Для обеззараживания применяют формалин, формальдегид, диметилмочевину, тиазон и другие вещества. Расход химических реагентов и длительность обработки зависит от вида инфекции. Например, при обработке навоза, неблагополучного по сальмонеллезам и колибактериозу, расход формальдегида составляет 0,04...0,16% от объема навоза при времени контакта 24 ч и периодическом перемешивании в течение 6 ч. При обработке навоза, зараженного возбудителями ящура и болезни Ауески, требуется уже 0,3% формальдегида от объема навоза; при этом время контакта увеличивается до 72 ч, а перемешивания - до 6 ч.

Термическое обеззараживание навоза включает в себя следующие способы: двухстадийное упаривание с предварительным разделением навоза на фракции, вакуумную сушку в реакторно-смесительных аппаратах, термообеззараживание в реакторах при давлении 1,2 МПа и температуре 180°С, многостадийную дистилляцию после обработки в реакторах с абсорбцией парогазовой смеси и сушкой твердой фракции в барабанных или трубчатых сушилках.

Физические способы обеззараживания навоза - это обработка г-лучами и УФ-облучение.

Современные способы обработки навоза отличаются тем, что в технологические схемы включаются операции, цель которых -получение из навоза высококачественного удобрения и чистой воды. Например, навоз сначала разделяют на твердую и жидкую фракции при помощи механических средств (центрифуг, виброгрохотов или прессов). Затем твердую фракцию высушивают и она поступает в компост, а жидкую обрабатывают по одной из следующих схем: первая - жидкая фракция поступает на электрокоагуляцию, озонирование, биологическую доочистку и используется для орошения; вторая - жидкая фракция поступает на биологическую доочистку и сбрасывается в канализационную сеть.

Представляют интерес и энергосберегающие способы, один из которых основан на применении установки «Биогаз-301С», освоенной промышленностью страны. Эта установка предназначена для обеззараживания и утилизации навоза свиноводческой фермы на 3000 голов методом анаэробной ферментации с получением органических удобрений и биогаза [3].

В процессе ферментации исходный навоз в установке разделяется на три фазы: газообразную, жидкую и твердую.

Газообразная фаза - биогаз, содержащий 60...70% метана, окись углерода и 2...5% других газов. Биогаз имеет теплотворную способность 21...25 тыс. кДж и может быть использован как топливо: 1 м3 биогаза эквивалентен 0,6...0,8 кг условного топлива.

Жидкая фаза (стоки, получаемые после разделения отферментированного навоза) представляет собой обеззараженную жидкость с содержанием сухого вещества 2...2,5%. Стоки содержат азот, окиси фосфора и калия, что позволяет использовать их в качестве жидких удобрений.

Твердая фаза - навоз без запаха, влажностью 65...70%, представляющий собой высококонцентрированное обеззараженное органическое удобрение.

Процесс анаэробной ферментации, проходящий в основном аппарате установки - ферментаторе, представляет собой сложную цепь биохимических реакций расхода органических веществ под действием анаэробных микроорганизмов (метаногенных бактерий). Процесс протекает непрерывно по следующей схеме. Навоз и жижа при помощи скребков и воды направляются в сборник, откуда насосом подаются в подогреватель с мешалкой. Здесь сырье подогревается до температуры ферментации и насосом подается в ферментатор, а затем переливается в отстойник. Затем масса самотеком попадает в центрифугу, где разделяется на твердый осадок и жидкие стоки. Выделяющийся в ферментаторе биогаз поступает в накопитель-газгольдер, а затем в котел для получения пара. Пар используется для приготовления кормов, обогрева помещений свинофермы, а также в подогревателе и ферментаторе установки.

Производительность установки «Биогаз-301С» составляет 30 т навоза в сутки. Из этого навоза установка производит 350...400 м3 биогаза, 25 м3 стоков и 5...6 т удобрений.

В механизированных навозохранилищах, которые размещают на открытых площадках или под навесами, происходит естественное обеззараживание твердого навоза. Наличие навозохранилища - одно из важнейших условий правильного хранения и использования навоза.

В соответствии со способом содержания скота и технологией удаления навоза из помещений, навозохранилища подразделяют на наземные и заглубленные (котлованные). Дно и стенки навозохранилищ, как правило, выполняют бетонными или облицовывают панелями. Дно и стенки котлованного навозохранилища иногда покрывают слоем утрамбованной глины на щебеночном основании толщиной 20 см. Навозохранилище оборудуют жижесборником.

Навозохранилище состоит из нескольких секций, каждая из которых рассчитана на 1...3 (в южных зонах) и на 2...6 (в средней полосе страны) месяцев хранения, в течение которых происходит самообеззараживание навоза. Навозохранилища оборудуют жижесборниками, а также средствами механизированной выгрузки (кран-балками и мостовыми кранами с грейферными погрузчиками, скреперными установками и другими механизмами). Для удобства вывозки навоза из котлованного навозохранилища устраивают пандусы для въезда и выезда транспорта.

Навозохранилища и очистные сооружения фермы ограждают и обеспечивают подъездными путями с твердым (бетонным или асфальто-бетонным) покрытием. Ширину подъездных путей принимают не менее 3,5 м. По периметру очистных сооружений высаживают высокорастущие деревья на полосе шириной не менее 10 м, а всю территорию комплекса или фермы, включая очистные сооружения, подъездные и переходные пути, озеленяют.

В районах с холодной продолжительной зимой рекомендуется устраивать закрытые навозохранилища, которые сооружают в виде пристроек к животноводческим помещениям, в виде отдельных построек или траншей под полом помещения.

В этих условиях приемлем вариант навозохранилища, разработанный сотрудниками Красноярского государственного аграрного университета [8, 9]. Круглое в плане хранилище образовано устроенной по окружности вертикальной стенкой-фашиной, состоящей из сетчатого каркаса заполненного абсорбирующим материалом - торфом, некачественным сеном или соломой. Количество фашины рассчитано на впитывание жидкой фракции навоза. Заполнение хранилища навозом осуществляется снизу, по трубопроводу, что позволяет подавать зимой в хранилище теплый навоз. В накопленной в хранилище твердой фракции навоза влажностью 65-75% протекают естественные биотермические процессы и происходит ее обеззараживание. В пропитанной влагой фашине также протекают биотермические процессы, что предохраняет навоз от промерзания зимой, а также приводит к образованию дополнительных органических удобрений.

Навозохранилища могут быть прифермскими и полевыми. Их рекомендуется устраивать секционными. Максимальный объем навозохранилища комплекса должен рассчитываться на хранение не более 6-месячного объема навоза.

Навозохранилище для неразделенного жидкого навоза должно быть оборудовано устройствами для перемешивания (насосами, механическими мешалками и др.). Жидкий навоз следует подавать, как правило, снизу. Глубину навозохранилища для жидкого навоза и помета принимают до 5 м, ширину - не менее 12...20 м.

При хранении навоза крупного рогатого скота в подпольном навозохранилище в течение четырех месяцев обеспечивается его дегельминтизация. В целях дополнительного снижения влажности навоза и обеспечения хода биотермического процесса в подпольном хранилище на дно рекомендуется укладывать резаную солому (длиной 6...8 см) на высоту до 1 м. Подпольные навозохранилища просты и надежны в эксплуатации; при этом отсутствуют сложные технические устройства, значительно снижаются затраты рабочего времени обслуживающего персонала. Выгружать навоз можно при помощи погрузчиков ПБ-35, УВН-800, НЖН-200.

При выгрузке навоза влажностью свыше 86% наиболее эффективен погрузчик НЖН-200, а густого навоза - ПБ-35.

Приведенные затраты на уборку навоза из подпольных навозохранилищ глубиной 3 м мобильными средствами значительно меньше, чем при уборке стационарными установками из хранилищ того же типа, но глубиной 5 м.

3. Охрана окружающей среды

Главная задача охраны окружающей среды -- обеспечить жизнь и здоровье людей и животных.

В отношении охраны окружающей среды к объектам предъявляются следующие требования:

· выполнение решений правительства по совершенствованию охраны окружающей среды;

· подготовка людей для выполнения задач, возложенных на объект;

· подготовка материально-технической базы для обеспечения охраны окружающей среды.

Влияние сельского хозяйства на окружающую среду