Инженерно-технические решения в эффективном использовании биогаза в технологических процессах животноводства КРС на примере Адамовского района

Инженерно-технические решения в эффективном использовании биогаза в технологических процессах животноводства КРС на примере Адамовского района

Процессы разложения органических отходов с получением горючего газа и его использованием в быту известны давно: в Китае их история насчитывает 5 тыс. лет, в Индии — 2 тыс. лет.

Природа биологического процесса разложения органических веществ с образованием метана за прошедшие тысячелетия не изменилась. Но современные наука и техника создали оборудование и системы, позволяющие сделать эти «древние» технологии рентабельными и применяемыми не только в странах с теплым климатом, но и в странах с суровым континентальным климатом, например в России.

На сегодняшний день главной проблемой неэффективного использования биогаза в отечественном животноводстве является дороговизна комплекта оборудования для биогазовой установки. Обычным хозяйствам и простым фермерам придется выложить сумму в пределах от 18 до 22 млн руб., что согласитесь, далеко не каждый сможет себе позволить. Но при всем при этом, актуальность исследования в данном направлении очень высока.

В связи с ростом цен на энергоносители и постепенной общей тенденцией перехода населения Земли на альтернативные источники энергии, перспективы дальнейшего нахождения выхода из проблемной ситуации двигают вперед развитие биогазовых технологий в России. Какой же выход есть из сложившейся ситуации?

Вся проблема высокой стоимости биогазовой установки заключается в холодных климатических условиях, характерных для большей территории нашей страны. Вдобавок, не самые благоприятные экономические факторы способствуют слабому внедрению биогаза в животноводческие хозяйства нашего региона и государства в целом. Как оказалось, метановым бактериям для выделения продукта своей жизнедеятельности, биогаза, необходимы условия при температуре 35−38?С.

Согласитесь, для того чтобы достигнуть таких условий, необходимо затратить огромное количество строительных материалов для промышленного резервуара, где и будут находиться метановые бактерии. И поэтому особенностью биогазовых установок для Российского резко-континентального климата будет являться необходимость очень сильно утеплять. А ведь это же немалые финансовые затраты.

Основные финансовые средства на такую биогазовую установку будут потрачены именно на утепление.

Рис. 1. — Биогазовая установка и принцип её работы:

Решением проблемной ситуации стало выведение особого модифицированного штамма бактерий.

В отличие от обычного вида бактерий, которым требовалось для брожения 25−30 дней, модифицированные бактерии способны ускорять этот процесс до 4 часов и при этом дать стабильное число метана в газе. И теперь не нужно строить дорогостоящий огромный биореактор, который ко всему еще необходимо утеплять (рис. 1).

Ему можно сопоставить альтернативный резервуар, представляющий из себя восемнадцати метровую трубу диаметром 2 метра. В таком реакторе, при минимальном утеплении, модифицированным бактериям будет достаточно переработать биомассу за четыре часа, за которые реактор не успевает остыть. Стоимость же такого реактора будет гораздо ниже. Следовательно, использование биогаза теперь вполне станет доступным для сельских предприятий.

Вся инженерная задача теперь состоит в том, чтобы грамотно получить дешевую энергию при минимальных потерях и найти ее максимальное применение в механизации животноводства КРС нашего региона. Энергия биогазовых ресурсов, переработанная в электрическую, будет питать навозное уборочное оборудование и приводить в действие механизмы, отвечающие за кормежку, доение и вентиляцию (рис. 2).

Одной из самых трудоемких работ в животноводстве является уборка навоза. Еще недавно это делали вручную. А теперь на смену вилам и лопатам пришли механизмы. Особенно распространены на современных фермах транспортеры.

Одним из самых применяемых является скребковый транспортер, который при помощи скребков перемещает навоз по каналам в навоза приемник или на транспортные средства. Широко применяется на фермах крупного рогатого скота цепочный скребковый транспортер, с похожим принципом работы.

Один такой агрегат убирает навоз от 120 коров одновременно. Транспортеров в агрегате два: горизонтальный длиной 170 м. и наклонный, более чем в 10 раз короче. Оба приводятся в движение электродвигателем мощностью 6,2 кВт. Горизонтальный транспортер устанавливают внутри помещения. Он состоит из цепи со скребками, механизма привода, лотка и поворотных звездочек.

Для установки транспортера в полу по всей длине помещения устраивают продольные каналы, соединенные с помощью поперечных каналов в замкнутый четырехугольник. В каналах монтируют цепь со скребками. Наклонный транспортер выглядит как стрела с двумя желобами, в которых движется цепь со скребками. Привод так же от электродвигателя. Все электродвигатели будут потреблять ток от электрического генератора, расположенного в блоке.

Рис. 2. — Схема коровника с подпольными навозохранилищами:

Где:

• 1 — боксы;
• 2 — решетчатый пол;
• 3 — групповая кормушка;
• 4 — кормовой транспортёр;
• 5 — автопоилка;
• 6 — навозная траншея;
• 7 — электрифицированный погрузчик;
• 8 — бульдозерная навеска погрузчика;
• 9 — опорная стрела погрузчика с ленточным транспортером;
• 10 — самосвал.

Нижняя часть наклонного транспортера находится внутри помещения и углублена в пол так, чтобы навоз, поступающий с горизонтального транспортера, мог подаваться прямо в его приемную часть. А верхняя часть наклонного транспортера выходит наружу и приподнята над землей так, чтобы под ней могли разместиться транспортные средства. Навоз идет вверх по наклонному транспортёру и сбрасывается в тракторную тележку или другое транспортное средство.

Уборка навоза транспортёром, например, на молочной ферме, производится 3−4 раза в сутки в стойловый период содержания коровы, а в пастбищный 1−2 раза. Продолжительность одной очистки помещения от 15 до 20 мин. После уборки, транспортёры выключают, а навоз вывозят в шнековый загрузчик твердого сырья или в навозохранилище.

Доставлять навоз от животноводческих помещений к навозохранилищу или к месту приготовления биомассы можно и при помощи пневматической установки. Ее можно применять на фермах, состоящих из 2,4,5 или 6 помещений.

В установку входят компрессор, воздухосборник, навоза сборник, распределитель, воздухопровод и навоза проводные трубы. В зависимости от числа обслуживаемых помещений установку комплектуют двумя, четырьмя, пятью или шестью навоза сборниками.

Навоз из помещения скребковым транспортером подают в навоза сборник. Оттуда навоз под действием сжатого воздуха попадает в распределитель, затем, по трубам, в ёмкость для гомогенизации жидкого сырья или в навозохранилище.

Также в коровнике предусматривается групповая кормушка, оснащённая кормовым транспортёром и автоматизированной поилкой. Все механические действия будут производиться электродвигателями, которые так же потребляют ток от газового двигателя-генератора.

По официальным данным, предоставленными специалистом животноводства Адамовского района, общая численность поголовья крупнорогатого скота в районе составила 29 409 голов, из которых 12 221 корова. Большая часть поголовья принадлежат сельскохозяйственным предприятиям и личным подсобным хозяйствам местного населения. На долю всех сельхозпредприятий, имеющихся в районе, приходится 14 815 голов КРС, из которых 5019 коров.

Доля же личных подсобных хозяйств составила 13 893 головы из них 6866 коров. Так же имеется незначительная доля крестьянско-фермерских хозяйств и индивидуальных предпринимателей — 701 голова, из которых 366 коров. Всё это поголовье производит 800 тыс. т. навоза в день, который впоследствии вывозится на свалку, вываливается в реку или просто сжигается. Весь этот биоматериал можно использовать для получения тепловой и электроэнергии.

В России агрокомплекс ежегодно производит 773 млн. тонн отходов, из которых можно получить 66 миллиардов м³ биогаза или около 110 миллиардов кВт/ч электроэнергии.

По неофициальным данным в среднем выход навоза при привязном содержании одной взрослой коровы составляет до 35 кг. в сутки, это почти 12 т. в год. Общая потребность России в биогазовых заводах оценивается в 20 тыс. предприятий. животноводческий коровник агрокомплекс Сама природа дает нам в руки инструмент удержания баланса углекислоты на безопасном уровне и показывает нам возможность использования новых возобновляемых энергоресурсов.

Список используемой литературы

• 1. Биогаз. Материал из Википедии — свободной энциклопедии.
• 2. Rutube (Электронный ресурс) // «Видео-консультация по вопросам переработки отходов животноводства». Приглашенный консультант Андрей Анатольевич Морозов, директор ООО «Энергорезерв» .
• 3. Биогаз на сельском подворье // Электронный журнал энергосервисной компании «Экологические системы» № 2 февраль 2008.
• 4. Сельхозтехника (Электронный ресурс) // Навозоуборочное оборудование, 2004.