Лекція 10

  Машини та обладнання для видалення та утилізації гною.    1.  Класифікація засобів видалення гною  Гній – складне багатофазне колоїдно–напівдисперсне середовище, яке  складається із компонентів органічного походження: неперетравлені в  шлунку тварин частинки корму, загублений корм при годівлі та  мінерального: води, різних солей, газів, мікроорганізмів.  Основними фізико–механічними характеристиками гною є: склад,  вологість, об’ємна маса, коефіцієнт тертя, текучість, в’язкість, опір зсуву  тощо. Більшість із цих показників залежить від вмісту в ньому вологи.  Об’ємна маса і в’язкість гною (посліду) в залежності від його вологості  перебуває в межах від 700 до 1300 кг/м3.  Коефіцієнт тертя ковзання гною залежать від багатьох факторів: виду  підстилки,  вологості та питомого тиску. Липкість гною (здатність до  налипання на різні поверхні) характеризується величиною зусилля,  необхідного для відриву пластини від налиплої на неї маси гною, і залежить,  в основному, від вологості гною, досягаючи 400–1300 Па при налипанні до  різних площин. Найбільше значення липкості – у свіжого гною при вологості  74–83%. Гранична напруга зсуву  0 η і в’язкість η значною мірою залежать від  вологості і терміну зберігання гною. Із збільшенням цих показників  значення зсуву і в’язкості зменшуються. Так, при збільшенні вологості гною  ВРХ з 89 до 95% його в’язкість і гранична напруга зсуву зменшуються з 2 до  0,2 Па·с і з 12 до 2 Па відповідно.   У залежності від способів утримання тварин і птиці, розмірів і  будівельно–планувального рішення ферм (комплексів), фізико – механічних і  реологічних властивостей гною та інших умов застосовують три способи  видалення гною: механічний, гідравлічний і комбінований. Класифікацію  гноєзбиральних засобів наведено на рисунку 1.  Класифікація гноєзбиральних включає в себе механічні, гідравлічні і  вакуумні засоби механізації для видалення гною за межі приміщення. До  механічних засобів входять скребкові стаціонарні транспортери колової дії,  скрепери зворотно‐поступального руху, а також бульдозери і вагонетки.   Відповідно до технології, гноєзбиральні засоби різняться за їхнім  призначенням: для накопичення і видалення гною; для транспортування  його і обробки з метою подальшої утилізації. Також застосовуються засоби  механізації для періодичного видалення злежалого гною із корівників при  утриманні корів на глибокій незмінній підстилці, для очищення від гною  вигульних площадок і підстилки та посліду із пташників. 

 

                                                      Механічні  Гноєзбиральні засоби Гідравлічні  Скребкові транспортери Скрепери зворотно‐ поступального руху  Вагонетки  Бульдозери  Колової дії  Зворотно‐   поступального  Підземні  Наземні  Решітки каналу, змивні бочки  Рециркуляційні  Шлюзова  Змивна  Самопливна  Вакуумна  Транспортні засоби Накопичувальна ємкість  Тракторні причепи Автосамосвали Насоси Компресори Гноєпроводи Цистерини  Місце накопичування,  зберігання і переробки  Майданчик Гноєсховище Гноєзбірник Поле фільтрації  Екскаватори, грейфери,  бульдозери.  Завантажувачі,  шнекові насоси  Екскаватори,  грейфери,  бульдозери  Рисунок 1 Класифікація гноєзбиральних засобів

2. Засоби видалення гною.  2.1 Механічні засоби для видалення гною.  До мобільних гноєзбиральних засобів відносяться бульдозерні навіски,  тракторні навантажувачі‐бульдозери і фронтальні перекидні навантажувачі.  Продуктивність трактора з навісним скребком визначається з деяким  наближенням величиной машинного часу, що витрачається на видалення  1000 кг гною.  1000 () б б бб lt qv ⋅ = ⋅ , год де  tб ‐ час, що витрачається на видалення з корівника 1000 кг гною  бульдозером, з;  lб ‐  середня довжина шляху переміщення гною, м;  qб‐  кількість гною, що прибирається за 1 робочий хід бульдозера, кг;  vб‐  середня робоча швидкість трактора з бульдозером, м/с    При прибиранні гною бульдозером бажано застосовувати скребок  совкообразной форми, оскільки ніж більше гною лежатиме на самому  скребку, тим менше опір.  Маса тіла волочіння перед скребком залежатиме від довжини шляху  волочіння, ширини захоплення агрегату і періодичності прибирання гною з  майданчиків.  Мобільні засоби застосовуються як при прив'язній, так і безприв’язній  системі для збору підстилкового гною. Гнойові проїзди повинні мати  ширину від 2,2 до 2,7 м. Для того, щоб уникнути охолоджування приміщень,  в'їзні ворота роблять вагонного типу і обладнали повітряними захисними  завісами з огорожею повітря з середньої частини приміщення.  Прибирання гною і внесення підстилки проводять один раз в два дні. З  корівників гній виштовхується до торця будівлі на бетонований майданчик,  де накопичується протягом двох місяців і потім вивозиться в польові бурти. 

  Рис .  2.  Технологічна  схема  бульдозерного  прибирання  підстилкового гною: 1 ‐ бульдозер; 2 ‐ розкидання торфу; 3 ‐ кормороздавач    Ланцюгово  ­  сребкові  транспортери.  Для прибирання гною з  корівників при прив'язному утриманні тварин широко застосовують  ланцюгово‐скребкові транспортери колової дії ТСН‐ЗБ з розбірним  пластинчастим ланцюгом і ТСН‐2 з міцнішим безразборной ланцюгом, ТСН‐ 160, з ланцюгом якірного типу. Ланцюгово‐скребковий транспортер  складається з горизонтального транспортера, контур ланцюга якого  охоплює два ряди стійл, і похилого (з окремим електроприводом) для  вантаження зібраного гною в транспортні засоби.    

   Рис.  3.  Конструктивно­технологічні  схеми      навозоубороч­них  скребкових транспортерів: а ‐ ТСН‐160 (колової дії); б ‐ УН‐3 (зворотньо‐ поступального руху); в ‐ установка УСН‐8 поперечна з ковшовим скрепером 

(возвратно‐поступа тільного руху); 1 ‐ подовжній транспортер; 2 ‐ похилий  транспортер; 3 ‐ натягач; 4 ‐ скрепер поперечного транспортера.    Розрахунок ланцюгово‐скребкового транспортеру зводиться до  визначення подачі, тягового опору і обгрунтуванню вибору потужності  електродвигуна.   Подачу Q (кг/с) транспортера визначають по формулі:    Q h b v k ρ = ⋅⋅⋅⋅ , т/год   де h — висота переміщуваної призми, або тіла, волочіння, м;  b — ширина гнойової канавки, рівна 0,32 м при глибині 0,1,2 м;   ρ — щільність для гною підстилкового ρ = 600—900 кг/м3,  для рідкого  — 1000—1070 кг/м3;   v — швидкість ланцюга транспортера, м/с;   k — коефіцієнт подачі.  Тяговий опір Р (Н) руху транспортера знаходять по формулі:    12345 P PPPPP =++++, Н   де  P1 — опір від тертя гною об канавку, Н Р 2 — опір від тертя гною об бічні стінки канавки Н Р 3 — опір від підйому гною похилим транспортером, Н P 4 — опір від переміщення ланцюга транспортера, Н  Р 5 — опір від переміщення гною у напрямі натяжної зірочки.   Потужність двигуна NДВ (кВт):    102дв П kPvN η ⋅ ⋅ = ⋅ , кВт де    k ­ коефіцієнт, що враховує опір від натягнення на приводній зірочці (k = 1,1);   ηП ‐ ККД передачі.   Скребкові  транспортери  із  зворотно‐поступальним  рухом  використовуються на фермах великої рогатої худоби при стійловому  утримані тварин, а також на свинофермах. Залежно від виду тягового органу  транспортери із зворотно‐поступальним рухом можна розділити на два  типи: штангові і тросові. Великого поширення набули різні варіанти 

штангових транспортерів. По розташуванню осі підвіски скребків ці  транспортери діляться на дві групи: з вертикально розташованою віссю,  коли шкрябання розгортаються в горизонтальній площині паралельно дну  жолоба, і з горизонтально розташованою віссю, коли шкрябання  розгортаються в подовжньо‐вертикальній площині. Найбільшої уваги  заслуговують транспортери першої групи.  На мал. 4, а показаний загальний вид гидрофіцированной штангово‐ скребкової навозоуборочной установки УН‐3 з шкрябаннями, аналогічними  транспортеру ТСН‐ЗБ.   

  Рис .  4.  Транспортери  звороньо­поступального  руху:  а – штангово‐ скребковий транспортер; б – дельта‐скрепер установки УС‐15: 1 – повзун; 2 –  натяжний гвинт; 3 і 5 скребки; 4 – шарнірний пристрій; в – скрепер – ківш  установки УСН‐8.   

   Рис.  5.  Варіанти  технологічних  схем  видалення  гною  з  тваринницьких приміщень.    

2.1 Гідравлічні засоби для видалення гною.   Використовують такі способи видалення рідкого гною: змивний,  лоткововідстійний, рециркуляційний і самопливнний.  При змивній системі рідкий гній видаляється із заглиблених каналів  струменем води трьома способами: прямим змивом, за допомогою змивних  насадок і бачків.  При прямому змиві витрачається велика кількість води і створюється  висока вологість всередині приміщення.  Змивні насадки встановлюються у повздовжніх каналах під кутом до  дна каналу, вода подасться під тиском.  Змивні бачки бувають з клапаном, швидкодіючою заслінкою і  самоперекидною ємністю від 0,5 до 1 м2. Скидання води в канал відбувається  1‐2 раза на добу.   

  Рис . 6. Устаткування гноєпріємних каналів систем гноєвидалення:  а ‐ поперечні перетини каналів: 1 ‐ прямокутне з скошеними кутами; 2 ‐  прямокутне із закругленими кутами; 3 ‐ трапецеїдальне з овальним дном,  армованим сектором азбестоцементної труби; 4 ­ з скошеною задньою  стінкою; б ‐ подовжній розріз самопливного каналу; 1 ‐ засувка; 2 ‐  трубопровід, що змиває; 3 ­ сітчаста підлога; 4 ‐ шибер; 5 ‐ гідрозасув; 6 ­  кришка люка; 7 ‐ поперечний колектор; 8 ‐ поріжок; 9 ‐ гнойова маса; в ­  фрагмент випускної частини каналу: 1 ‐ гнойова маса; 2 ‐ поріжок; 3 ­  гідрозасув; 4 ­ поперечний колектор; г ­ бачок, що змиває: 1 ‐ труба, що 

змиває; 2 ‐ засувка; 3 ­ опора; 4 ­ бак місткістю 0,5‐1 м3; 5 ­ наповнювальна  труба; 6 – вентиль.    Робота гідравлічної системи гноєвидалення протікає таким чином.  Перед пуском в експлуатацію все навозопріємниє і поперечний канали  звільняють від будівельного сміття і сторонніх предметів, перевіряють  якість стиків залізобетонних блоків і усувають можливі нерівності на  внутрішній поверхні каналів. Одночасно перевіряють якість монтажу  поріжка, шибера і гідрозасува, звертаючи увагу на легкість їх переміщень в  направляючих рамках. Після місцеположення поріжка і шибера канал  заповнюють водою до рівня поріжка (100‐150 мм).  Екскременти  тварин,  провалюючись  через  сітчасту  підлогу,  накопичуються в каналах до рівня в головній частині каналу, при якому  відстань від поверхні шаруючи маси до нижньої поверхні сітчастої підлоги  допускається не менше 0,3‐0,35 м (згідно санітарно‐ветеринарним вимогам).  З досвіду відомо, що період накопичення гною складає 7‐14 днів залежно від  породи тварин, кормового раціону і пори року.  Після заповнення каналу шибер відкривають і випускають гній, що  накопичився, тим самим приводячи в дію самопливну систему, оскільки шар  гною, що залишився в каналі, на рівні поріжка витісняється такою, що  поступає в канал свіжій гнойовою масою.  При зміні поголів'я в приміщенні (при закінченні відгодівлі, при  переході на пасовищний зміст і т. п.) проводять чищення каналів, для цього  виймають з них поріжки і проводять спуск всього вмісту з каналу. При цьому  додають воду і застосовують спонукачі для взмучиванія осаду па, що  утворилося, дні каналу.  При лоткововідстійній системі видалення гною відбувається під дією  ваги і додаткового змивання водою. Рекомендується для застосування на  малих фермах. Система складається із поздовжніх лотків‐каналів,  поперечного каналу зовнішнього самоплинного гноєпроводу і гноєзбирача.  Поздовжні канали з напівкруглим дном (R  = 15 см) завширшки по  верху: 60 ‐70 см (для свиней) і 70 ‐80 см (для ВРХ). Початкова глибина каналу  60 ‐70 см, дно має нахил у бік стікання гною 0,005 —0,01, але не більше 0,015,  інакше рідка фракція швидко стікатиме з каналу, не захоплюючи  екскрементів. Поперечний канал може бути розташований у центрі  приміщення або у торці. Нахил у ньому такий самий, як у повздовжніх.  Самопливна  система видалення гною грунтується на здатності  рідкого гною (вологістю 88‐92%) пересуватися самопливом. Система  складається з поздовжніх самопливних каналів, поперечного змивного,  гноєзбірника і насосної станції.  Самопливнний гноєпровід, як правило, будують із азбоцементних труб  діаметром 300 мм, укладених з нахилом 0,02‐0,025. Шибери встановлюють  на нижньому кінці поперечного каналу або на виході поздовжніх. 

Довжина самотічного каналу в приміщенні для утримання свиней  економічних міркувань не повинна перебільшувати 50 м. Для великої рогатої  худоби довжина каналів не повинна перевищувати 30 м при ширині 0,7‐1 м і  не більше 60 м — при ширині 1,5‐2,5 м.  Ємкість гноєзбиральника повинна бути такою, щоб вміщувати гній не  менш, як з одного каналу. Подача його з гноєзбиральника у гноєсховище  здійснюється відцентровим насосом.  Гній тварин через щілинні підлоги потрапляють в канали. Через 3‐4 дні  піднімають шибер, відкривають вентилі  водопроводу і пропускають  гнойову масу по зовнішньому самопливному гноєпроводу в гноєзбірник.  Після цього закривають шибери і змивають водою решітки щілинної  підлоги. За один цикл додається 1‐1,5 л на одну голову. Дно каналу повинно  бути покрите водою, щоб екскременти не прилипали до нього  При   рециркуляційній   системі   видалення   гною   змив   виконується  освітленою   гноївкою.   Застосовується   на   великих   фермах.   Для цього  споруджується центральна насосна станція з гноєзбірником. Від неї по всіх  повздовжніх  каналах  прокладається  напірний  водопровід.  Лотки  виготовляють подібними до тих, що у лоткововідстійній системі. Перед  запуском системи в гноєзбірник заливають 10 ‐ 12 м3 води. Гній захоплює  воду, подає її  по напірному водопроводу в повздовжні канали і транспортує  трубопроводом у гноєзбірник. Після запуску із гноєзбірника забирається  освітлена рідина, і цикл повторюється.       3. Обладнання для утилізації гною.   3.1 Будова і типи гноєсховищ  Майданчик для спорудження гноєсховища необхідно розміщувати по  підношенню до житлової зони і тваринницьких підприємств із підвітреної  сторони домінуючого напрямку вітру, нижче водозабірних споруд та інших  виробничих підприємств.  Ділянка повинна бути, по можливості, не сільськогосподарського  призначення. Вибрана площа гноєсховища повинна підтверджуватися  техніко‐економічним обґрунтовуванням. На вибрану ділянку необхідно мати  погодження державного нагляду і міністерства охорони здоров'я. Дане  господарство повинно мати землі для використання гною як органічного  добрива. Рельєф місцевості і гідрогеологічні вимоги повинні сприяти охороні  навколишнього середовища.   Ділянка вибирається у відповідності до вимог земельного і водного  законодавств України з урахуванням проектів районного планування,  наявності комунікацій та інженерних мереж, залізничних і автомобільних  доріг, газопроводів тощо. Спеціальна комісія складає акт на будівництво  гноєсховища і оформляє необхідні документа за підписом усіх членів комісії.  Типи  гноєсховищ. Сховища для гною повинні зберігати поживні  речовини і підвищувати якість гною як добрива. Вони поділяються: 

за призначенням                                      ‐ на прифермські та польові;  за типом                                                       ‐ на горизонтальні та вертикальні;  за формою                                                   ‐ на прямокутні та круглі;  за конструктивним вирішенням ‐ спрощені (ґрунтові) і капітальні  (бетонні, залізобетонні, цегляні тощо).  Вибираючи тип гноєсховища, слід враховувати тип отриманого гною  (твердий, рідкий) та кліматичні умови будівництва. Розміри будови  визначають, виходячи із кількості поголів'я на фермі, норм виходу гною і  терміну його зберігання (не менше стійлового зимового періоду утримання  тварин). Твердий гній можна зберігати у відкритих наземних або заглиблених (у  вигляді котловану або траншеї) сховищах. Наземні сховища будують у разі  високого рівня стояння ґрунтових вод. Їхнє дно підносять до 20 см, роблять з  нахилом у бік гноївкозбірників, бетонують, а вертикальні бокові стінки  виконують    зі    збірного    залізобетону.    Гноєсховища    котловинного  (вертикального) типу доцільно будувати в південних і південно‐східних  посушливих районах, де в штабелях гній швидко висихає.   Для збирання рідкого гною будують відкриті або закриті прифермські і  польові гноєсховища. У залежності від природно‐кліматичних умов вони  можуть бути відкритого або закритого типу. Відкриті гноєсховища  виконують у вигляді котлованів із відлогими стінками, облицьованими або  без облицювання.  Закрите сховище є заглибленою в землю спорудою, стіни, підлогу і  перекриття якого виконують із монолітного бетону або залізобетону. Як  відкриті, так і закриті гноєсховища можуть бути як прямокутної, так і  круглої форми.    3.2 Способи переробки, гною.    У залежності від способу утримання тварин і засобів механізованого  видалення гною вибирається технологія переробки та утилізації гною.  Способи переробки гною розподіляють на дві групи: пасивну і активну.  Пасивна    переробка   полягає  в тому,  що людина не втручається в  біологічний і хімічний процес переробки гною. Недоліком цього способу є те,  що якість органічних добрив, яка утворюється в процесі переробки, низька, а  також засмічує навколишнє середовище.  Активна  переробка полягає в тому, що за допомогою людини  виконуються механічний, біологічний, хімічний, тепловий (термічний),  електротехнологічний або спеціальний методи переробки гною.            

Таблиця 1 – Способи переробки гною.    Пасивний  Активний  Механічний  Біологічний  Електротехнологічний Твердого гною (густа фракція) Біотермічна  обробка  Природна  сушка   Розкидування   Заорювання  Спалювання  Подрібнення  Змішування   Пресування  Пререробка  живими  організмами  Переробка  рослинами  Електрокоагуляція  Електрофлотація  Електрозневоднення  Електротермообробка  Електроозонування  Електромагнітна  обробка  Рідкого гною (рідка фракція)  Хімічний  Електроліз  Відстоювання  Витримка  Анаеробна  обробка  Природна  аерація  Природне  випаровування  Полив   Дренаж  Фільтрування  Ценрифугування Аерація  Гомогенізація  Флотація  Хлорування  Озонування  Коагуляція  Гідроліз  Сорбція  Обробка  використанням  електрогідравлічного  ефекту      Тепловий  Спеціальні      Сушка  Випаровування  Знешкодження  паром  Спалювання  Обробка  випромінюванням  (ультрафіолетове,  інфрачервоне і т. д.)   Гомогенізація рідкого гною. Технологія приготування гомогенізованого  гною полягає в систематичному його перемішуванні протягом усього  періоду зберігання в сховищах‐гомогенізааторах, в які його завантажують  тільки після попередньої витримки протягом тижня в карантинному  гноєсховищі. Знезаражений гній насосом перекачують в основне  гноєсховище, де він зберігається 3‐6 місяців. При цьому його щодня  перемішують: забирають насосом знизу з центра сховища і під тиском  подають у верхню частину, утворюючи струмінь, який обертає всю масу.  Компостування  гною. Цей спосіб застосовується в тих районах, де є  достатня кількість підстилкових матеріалів (торфу, соломи, тирси тощо). Їх  (або мінеральні добрива) змішують з рідким гноєм і утворену торфогнойову  суміш (компост) складають у бурти для біотермічного знезаражування і  дозрівання. Це дуже ефективне органо‐мінеральне добриво (на 1 кг гною  0,75 кг торфу, 0,04 кг фосфоритного борошна або 0,02 кг калійної солі). 

Знезаражування і поділ рідкого гною. Знезаражуванню можна піддавай  всю масу рідкого гною або тільки рідку його фракцію. Для знезараження  маси застосовують такі способи: хімічний, біотермічний, термічний,  біологічний (анаеробний і аеробний), за допомогою іонізуючих  випромінювань та імпульсних електропускових розрядів.  Хімічний спосіб знезараження полягає у додаванні сірчаної кислоти  їдкого натрію, а для знищення запаху та нейтралізації сірководню і похідних  азоту‐сульфату аміаку (14 кг/м3).  Біотермічний спосіб (за рахунок біологічного тепла, яке виробляється  бактеріями) використовується для знезараження твердого гною з відносною  вологістю нижче 70%.  Термічний спосіб здійснюється за рахунок нагрівання рідкого гною до  температури 95 °С. Він є дорогим через велику витрату електроенергії.   Біологічний спосіб ‐ найбільш досконалий. Можливі два варіанти  обробки рідкого гною ‐ анаеробний (без доступу кисню) і аеробний (з  доступом кисню).    

   Рисунок 4 – Схема потокових ліній переробки рідкого гною з поділом на фракції:  а –лінія з віброгрохотом ГІЛ‐52 і шнековим фільтром‐пресом: 1 –резервуар;  2 –лопатеві мішалки; 3 –заслінка; 4 –віброгрохіт; 5 –шнековий прес‐фільтр;  6 –скребковий транспортер; 7 –транспортний засіб; 8 –гноївкозбиральник;