Шланговые системы и дождевальные машины для внесения навоза на поля

Содержание.

Введение.

1.Технологии и оборудование для переработки навоза свинокомплексов, коровников и птицефабрик .

2.Использование внесения жидкой фракции навоза как удобрения.

3.Шланговые системы и дождевальные машины для внесения навоза на поля.

3.1. Принцип работы шланговой системы с буксируемым шлангом.

3.2. Шланговая система.

3.3. Инжекторы.

3.4. Аппликаторы для поверхностного внесения.

3.5. Дождевальные машины.

4.Вывод.

5.Литература.

Введение.

Очень часто при реконструкции  старого свинокомплекса или строительстве современного и их эксплуатации, вопросы, связанные с устройством и эксплуатацией систем удаления, переработки и утилизации  навоза отодвигаются на последний этап  строительства и финансирования проекта.  На многих объектах построенных как в советское время, так и в последние годы часть проекта свинокомплекса - утилизация навоза не введена в эксплуатацию в полном объеме до настоящего времени.

Основная причина, что  многие владельцы-собственники считают, что  ввод комплекса утилизации навоза значительно увеличит капитальные  затраты, что приведет к росту  себестоимости основной продукции  – мяса. А так как на свинокомплексах после производства основной продукции, на производстве остаются отходы в виде навоза, их можно использовать для удобрения полей принадлежащих предприятию (в случаи если имеются поля для выращивания корма и т.д.) или поставка на ближайшие сельхоз поля.  Доставка и внесение навоза на поля является достаточно трудоемким технологическим процессом. Чтобы внесение оптимизировать, необходимо технически грамотно произвести проектирование свинокомплекса. Площадка для строительства свинокомплекса подбирается так, чтобы поля для внесения навоза находились в радиусе не более 15 км.  При превышении данного расстояния себестоимость тракторных перевозок бочек будет возрастать в геометрической прогрессии.

1. Технологии и оборудование для переработки навоза свинокомплексов, коровников и птицефабрик .

Навоз является значительным субпродуктом животного производства и одновременно универсальным удобрением, содержащим все питательные элементы. Правильное использование навоза является необходимой предпосылкой для интенсивного земледелия. Там, где сохраняется  взаимосвязь между земледелием  и животноводством, не происходит загрязнение  почвы отходами животноводства.

Сельскохозяйственные предприятия, специализирующиеся на животноводстве, постоянно сталкиваются с проблемой  переработки навоза. Это ярко проявляется  на тех предприятиях, где количество голов скота на единицу площади  выше среднего показателя. Усложняет  проблему необходимость выполнения законодательных норм по использованию  и применению органических удобрений. Это требует продуманного подхода  к переработке навоза и его  использованию.

Производственная  необходимость сепарации навозных стоков .

Животноводческие стоки  – это смесь твёрдых частиц и жидкости. Решение проблемы переработки  животноводческих стоков заключается  в том, чтобы отделить твёрдые  частицы прежде, чем их загрязняющие окружающую среду элементы вступят  в химическую реакцию (растворятся) в жидкости. Сепарация – это  удаление твёрдых частиц из жидких стоков навоза или помета. 

После проведения сепарации  можно вносить разделенные фракции  навоза через шесть месяцев, а  не через 12 месяцев. Данное требование сформировано законодательством ЕС по экологической безопасности для  внесения навоза на поля.

При уменьшении сроков внесения навоза, сокращается необходимость  в количестве лагун в 2 раза.

В навозонакопителях хранится мелкодисперсная жидкость с размером до 0,25 мм. Лагуны и железобетонные резервуары не заиливаются. Строительство железобетонных лагун с гидроизоляцией можно заменить на монолитные железобетонные резервуары. Сокращается себестоимость строительства навозохранилищ в 2 раза.

Отсутствует необходимость  очистки от плотных донных отложений  и поверхностной корки.

В жидкой фракции навоза отсутствуют взвешенные частицы. Происходит прекращение химических реакций  из-за отсутствия компонентов для их и по этой причине резкое сокращается выделение запаха, особенно свиного.

Навоз содержит в себя как  свободную жидкость, так и связанную. Прессово-шнековый сепаратор отделяет всю свободную и до 85% связанной  жидкости. Другие типы сепарации отделяют только свободную жидкость и работают при содержании сухих веществ  не более 4%. 

При наличии у СПК более 1000 коров имеет смысл использование  высокорентабельной технологии по производству подстилки для содержания коров.

Внесенная на поля жидкая фракция  при оптимальном распределении  по поверхности заменяет калийные, фосфорные и азотные удобрение.

Предлагаю Вам для рассмотрения технологические процессы по переработке навоза свинокомплексов и коровников.

Технологические схемы.

1.Навозные стоки поступают из животноводческого комплекса в приемную емкость КНС.

2.Перемешивание жидких отходов с помощью погружного миксера или миксера с приводом от трактора или электродвигателя для получения однородной структуры – гомогенизации навоза и предотвращения образования отложений в приемной емкости.

3.Погружной насос или насос подшипниковой стойке с измельчающим механизмом, режущими кромками перекачивает однородную жижу в сепаратор. Благодаря встроенному перепускному клапану избыток стоков возвращается обратно в приемный резервуар самотеком.

4.Сепаратором производится отжим жидкого навоза на сухую составляющую и жидкую. Возможно использование сепараторов с производительностью 20 или 30 кубических метров в час. На сепараторах используются сита со следующими размерами ячеек: 0,25; 0,5; 0,75, 1,0 мм. Для получения желаемой степени сепарации (отжима) устанавливаются сита с определенным размером ячеек. На производительность работы сепаратора влияют: размер выбранной ячейки сита, содержание сухих веществ, температура окружающей среды, регулировка степени влажности получаемой сухой фракции (регулируется противовесами).

5.Отсепарированная жидкая фракция направляется в навозонакопитель.

6.Твердая фракция направляется на компостирование. Для навозных стоков коровников может направляться на производство подстилки для коров.

Возможны изменения в  технологии подачи – вместо насоса использовать загрузку: самотеком с  емкости, шнековым транспортером или  конвейером для достаточно густых отходов. Оптимальный вариант загрузки зависит  от консистенции сырого материала и местных условий.

Сепарации подлежат навозные стоки, как густые с содержанием  сухих веществ до 20%, так и жидких с содержанием сухих веществ  до 1%.

Распределение питательных веществ в навозе

В сепараторе в первичном  контуре (на сите) произойдет разделение твердой и жидкой фракции. Для  анализа взят усредненный показатель по свиному навозу:

Пример проведения анализов (для каждого предприятия возможны изменения):

Сепарация веществ:

Сырой навоз - 1000,0 кг

Жидкая фракция - 921,4 кг

Твердая фракция - 78,6 кг

HN4 – A - 1,8 кг 

N - 3,6 кг 

P - 0,8 кг 

K - 3,0 кг 

C - 31,4 кг 

C/A - 8,7 кг

После сепарации:

Вывод:

 В сепараторе происходит процесс обогащения твердой фракции высокомолекулярными соединениями азота, или же органически связанными питательными веществами. С твердыми веществами может быть в среднем отделено примерно 10% азота. Вместе с повышенным содержанием углерода и сухой субстанции твердая фракция является высокоценным удобрением со стабильной структурой и воздействием на улучшение структуры почвы. Особенно в областях с высокой нагрузкой почвы навозом, т.е., например, у коллективных сельскохозяйственных предприятий, работающих на небольших земельных участках  очень важно отделить большое количество растворимых в воде питательных веществ в твердую фракцию и продавать ее в качестве удобрения.

2. Использование внесения жидкой фракции навоза как удобрения.

Завершающим этапом утилизации навоза является внесение жидкой фракции  на поле с использованием высокопроизводительных шланговых систем. Система достаточно проста: насосная станция с приводом от дизельного двигателя или ВОМ  трактора перекачивает содержимое навозонакопителя по специальным гибким шлангам большого диаметра к полю, расположенному на удалении до 4 км и более, на которое необходимо внести навоз. К концу шланга присоединяется система внесения (разбрызгиватель для поверхностного внесения; инжектор для внутрипочвенного внесения и проч.), которую буксирует трактор по полю челночным способом, производительность шланговой системы составляет от 100 до 350 м3/час. В сравнении с использовавшимися прежде бочками внесение того же объема стоков, например 150 тыс. куб. м в год, требуется одна шланговая система с одним трактором или 6 бочек с шестью тракторами и соот­ветствующими издержками.

Многие клиенты за счет использования органических удобрений  экономят на минеральных удобрениях до 10 млн. руб. в год. При использовании  навоза от 108-тысячника и фермы  КРС на 1600 коров, на глинах Центрального Нечерноземья можно выращивать кукурузу на силос!

• инжектор с культиватором  с шириной захвата 8м—самое современное  оборудование для внесения навоза в  почву. Культиватор оснащен инновационной  шарнирной защитной трубой, предохраняющей шланг от повреждения и перекручивания. Он также оснащен электронным  расходомером позволяющим контролировать объем вносимого навоза на 1 га. и отличается от обычного двойной усиленной рамой, ко­торая позволяет работать в очень сложных условиях. Культиваторные лапки позволяют вносить навоз на глубину до 15 см в большом объеме и без вывода навоза на поверхность за счет большой ширины культиваторной лапки — 30 см;

• разбрызгиватель для  поверхностной обработки с шириной  охвата до 10-12 м, который, как правило, ис­пользуется для вноса жидкой фракции или работы в период вегетации  для полива кормовых трав или дру­гих сельскохозяйственных культур.

«Строительство пленочного навозонакопителя, то есть лагуны, - доступное решение для хранения навозных стоков. Однако хранить в них неразделенный навоз нецелесообразно. Дело в том, что в неразделенном навозе твердые составляющие выпадают в осадок за 20 минут, после чего «поднять» их со дна лагуны практически невозможно: технику-то в пленочный навозонакопитель не загонишь!»

С резким ростом цен на минеральные  удобрения, что навоз -высококачественное удобрение. Как же теперь организовать транспортировку его на поля из лагуны? Подающий навозную жижу шланг транспортируется на поле, подлежащее обработке. При помощи насосных станций органика перекачивается в шланги и вносится либо поверхностным распылением, либо «внутрипочвенно» под лапу культиватора, агрегатированного с трактором.

Основные преимущества шланговой  системы внесения жидкого навоза, минимальные затраты на внесение органики и высокая производительность. Хотите - верьте, хотите - нет, но мы подсчитали, что шланговые системы позволяют  окупить затраты на их приобретение всего за 1.5...3 года и сэкономить для  средних хозяйств на покупке минеральных  удобрений в среднем до 10.. .20 млн руб. Более того, правильно организованная шланговая система может по эффекту сравниться с работой шести прицепных цистерн для внесения навозной жижи на поля. Что еще немаловажно, - продолжает специалист, -органические удобрения посредством шланговой системы можно вносить осенью и весной в любую погоду, возможно использование во время вегетации культур. Другая, система для выноса навозной жижи на поля использует дождевальную машину барабанного типа. Новаторство компании в данном случае состояло в том, что она, наверное, первой предложила использовать дождевальную машину в целях внесения органики на поля. Принципы подачи воды из канавы при орошении или жижи из лагуны едины - стало быть, препятствий к использованию «дождевалки» нет.

Пример:

Сепарация веществ

Сырой навоз - 1000,0 кг

Жидкая фракция - 921,4 кг

Твердая фракция - 78,6 кг

HN4 – A - 1,8 кг

N - 3,6 кг

P - 0,8 кг

K - 3,0 кг 

C - 31,4 кг 

C/A - 8,7 кг

в том числе:

Значения в скобках  показывают степень освобождения в  процентах. В сепараторе происходит процесс обогащения твердой фракции  высокомолекулярными соединениями азота, или же органически связанными питательными веществами. Вместе с  повышенным содержанием углерода и  сухой субстанции твердая фракция  является высокоценным удобрением со стабильной структурой и воздействием на улучшение структуры почвы. Особенно в областях с высокой нагрузкой  почвы навозом, т.е., например, у коллективных сельскохозяйственных предприятий, работающих на небольших земельных участках  очень важно отделить большое  количество растворимых в воде питательных  веществ в твердую фракцию и продавать ее в качестве удобрения. Для жидкой фракции достаточно меньшей удобряемой площади. Самым лучшим местом для установки сепаратора является место выхода навоза из корпуса, где интервальный переключатель управляет насосом и сепаратором. Твердая фракция хранится в любом помещении, жидкая – хранится на протяжении 4 – 6 месяцев до оптимального периода внесения удобрений. Твердая фракция компостируется минимально 4 недели с высотой примерно 2 метра, причем навозный субстрат нагревается на 50 – 60 ºC, и тем самым возникает материал, подобный торфу с темно-коричневым цветом и минимальным содержанием ростков. Доля сухого вещества составляет 22 – 30%. Темно-коричневый цвет дает понять  каждому покупателю, что санитарная обработка уже прошла, и что имеется оптимальная возможность удобрения без риска сжигания или разъедания растений, или же внесения сорняков. Светло-зеленый или другой цвет говорит о недостаточной санитарной обработке.

Вывод:

Жидкая фракция применяется  разбрызгиванием из цистерн, непосредственным инъектированием в почву или с помощью шланговых насадок. Притом содержание азота примерно такой же, как в сыром навозе, но при том уменьшаются расходы на применение ( 8,2 DM/га по сравнению 13 DM/га у сырого навоза). Существенной выгодой является то, что фугат можно наносить и на растения.

3. Шланговые системы и дождевальные машины для внесения навоза на поля.

Одним из ключевых факторов успешного развития промышленного  животноводства является эффективное  использование органических удобрений  – навоза на полях с целью снижения затрат на минеральные удобрения  при выращивании кормовых и сельскохозяйственных культур. При этом повышение экономической  рентабельности животноводства напрямую зависит от эффективности работы системы вноса навоза. Внос навоза на поля в качестве органического  удобрения является одним из самых  затратных в процессе переработки  и утилизации навоза, поэтому очень  важно минимизировать затраты именно на данном этапе. Кроме того, жидкие животноводческие стоки являются уникальным и ценным органическим удобрением. Поэтому современная система  для вноса навоза должна отвечать следующим требованиям:

• минимальные затраты на внос;
• удобство в повседневной эксплуатации;
• эффективность и производительность;
• максимальная надежность.

Наиболее экономичными для  вноса навоза считаются шланговые  системы и самодвижущиеся дождевальные машины, которые позволяют вносить  от 1000 до 3000 м3 за смену работы, при  этом задействован только один трактор.

Для крупных животноводческих комплексов наиболее эффективна шланговая  система, для малых и средних  ферм и комплексов оптимально использование  самодвижущейся дождевальной машины.

1. Принцип работы шланговой системы с буксируемым шлангом.

Основной магистральный  шланг необходимо проложить по земле  к центру поля, на которое планируется  внести навоз. Подсоединить к магистральному шлангу буксируемый шланг и раскрутить его к самому дальнему углу поля. Другой конец буксируемого шланга подсоединяется к навесному аппликатору. После  чего аппликатор со шлангом буксируется  трактором по полю челночным способом, пока не обработается вся площадь  поля. После завершения вноса, перед  свертыванием шлангов в катушку  следует их очистить компрессором. Шланг обычно прочищается при  помощи эластичного шарика, проталкиваемого  по всей его длине сжатым воздухом.

Принцип работы самодвижущейся дождевальной машины: Катушку со шлангом  необходимо установить на краю поля, на которое требуется внести жидкий навоз. Отбуксировать трактором  тележку с дождевальной пушкой на всю длину шланга и включить подачу жидкой фракции навоза высоконапорным насосом – тележка начнет двигаться  самостоятельно за счет сматывания катушки  от привода редуктора гидротурбины.

Состав системы:

• Навозонакопитель;
• Мешалка с приводом от ВОМ трактора;
• Трактор;
• Подающая труба;
• Дизельная насосная станция или насос от ВОМ трактора;
• Катушка со шлангом;
• Буксируемый трактором шланг с аппликатором для вноса или самодвижущаяся дождевальная машина.

2. Шланговая система.

Технология вноса стоков шланговой системой начала использоваться коммерчески в США и Канаде, начиная с 1960-х годов, для внесения на поля осадка с отстойников сточных  вод. Сельскохозяйственное применение этой технологии началось в конце 1970-х. Так как шланговые системы  для внесения жидкого навоза имеют  ряд важных преимуществ для крупных комплексов по сравнению с традиционными системами вноса, они очень быстро стали популярными. Первые системы появились в России относительно недавно, в 2005г. (СВК «Тропарево»), когда началось новое строительство крупных свинокомплексов.

Основным элементом шланговых  систем являются – шланги. Шланг, используемый в шланговых системах для перекачки  и вноса навоза, по причине тяжелых  условий эксплуатации специально делается очень прочным и износостойким. Шланг состоит из устойчивого  к ультрафиолетовому излучению  полиуретанового покрытия и внутреннего  армирующего тканого слоя из синтетического волокна. Внешняя поверхность устойчива  к истиранию, но чем больше острых камней будет в поле, тем шланг  быстрее изотрется (износится). Изнутри  шланг покрыт специальным покрытием  для снижения трения. По оценкам  срок службы шланга составляет 400…500 тысяч  м³. Тканое синтетическое волокно  придает шлангу прочность при  растяжении и не дает шлангу перекручиваться. Предел прочности шланга на разрыв обычно составляет от 10 до 40 т. в зависимости  от типа шланга и его диаметра. Диаметр  основного магистрального трубопровода обычно составляет 150-200мм. Чем больше диаметр трубопровода, тем меньше давления теряется по его длине и  потребляется меньше энергии на перекачку.

Вторым, не менее важным элементом  шланговых систем, является дизельная  насосная станция. Важно, чтобы установленный  насос был специально предназначен для перекачки навоза и оснащен  измельчающим механизмом. Кроме того, если планируется перекачивать неразделенный  навоз необходимо перед основным насосом использовать дополнительный – подающий из навозонакопителя погружной насос со встроенным режущим механизмом. Погружной насос, как правило, выполняется с гидроприводом от дизельного двигателя, а для удобства манипуляции им на платформе монтируется стрела с лебедкой. Кроме системы запуска двигателя, управление насосной станцией должно иметь защитные системы, которые отключат двигатель в критических ситуациях, таких как низкое давление масла, перегрев или потеря напора.

Как правило, кроме дизельного двигателя, соединенного с высоконапорным насосом на платформе монтируется  дополнительно компрессор и пусковая установка для запуска пыжей  для очистки шлангов под давлением.

Для перевозки, укладки и  сборки шлангов применяются прицепные  транспортировщики, оснащенные гидроприводом  и системой управления скоростью  вращения барабана и его направлением для удобства укладки и смотки шлангов. Важным элементом является система равномерной укладки  шланга, так как каждый транспортировщик может вмещать от 1200 до 1800 метров шлангов. Ввиду того что транспортировщик предназначен для перевозки шланга по полям, его рама и подвеска должны быть очень надежными.

Для вноса навоза в поля, как правило, используется два типа навесных на трактор аппликаторов:

· культиватор с внутрипочвенным инжектированием (инжектор);

· аппликатор поверхностного вноса.

Аппликатор поверхностного вноса чаще всего применяется  для внесения жидкой фракции навоза. Культиватор же с внутрипочвенным  инжектированием позволяет сразу во время вноса осуществлять заделку навоза в почву, поэтому является незаменимым инструментом для вноса неразделенного навоза.

3. Инжекторы.

Ножевые или дисковые инжекторы открывают узкий разрез в почве глубиной, приблизительно, 5 см, в который инжектируется жидкий навоз (рис.5). Эти инжекторы хорошо работают при внесении навоза в междурядья пропашной культуры. Поскольку разрыхление, создаваемое этими инжекторами, является относительно маленьким, вноситься должно очень мало навоза, чтобы он не выливался на поверхность земли.

Инжекторы плугового разрыхлителя открывают под поверхностью почвы горизонтальный разрез на глубине, приблизительно, 10 см, что позволяет вносить навоз по всей ширине плуга. Ширина плуга обычно составляет 30 см. Плуговые разрыхлители помогают препятствовать попаданию в почву мусора, находящегося на поверхности. Они также позволяют вносить больше навоза по сравнению с ножевыми инжекторами без выхода навоза на поверхность.

4. Аппликаторы для поверхностного внесения.

Аппликаторы для поверхностного внесения также разделяются на два  типа: низкопрофильные и разбрызгивающие (тарельчатые). Аппликаторы этих двух типов вносят по-разному. Низкопрофильные  аппликаторы вносят навоз через  многочисленные сопла, расположенные  низко над землей, для снижения распространения запахов и потери аммиака. Для их работы требуется  низкое давление и при внесении через  сопла навоз не распространяется далеко за пределы физической ширины аппликатора.

В разбрызгивающих аппликаторах жидкость выпускается выше над землей при большом давлении и, ударяясь о тарелку, навоз разбрызгивается  значительно шире. При этом для  нормальной работы аппликаторов данного  типа требуется гораздо более  высокое давление, чем для низкопрофильных  аппликаторов или инжекторов. Тем  самым сокращается максимально  возможное расстояние перекачки  для работы системы с аппликатором разбрызгивающего типа.

Вне зависимости от типа системы вноса: аппликатор или инжектор, рекомендуется оснащать их защитной системой шланга – шарнирной трубой. Шарнирная труба защищает буксируемый  шланг от повреждения культиватором и при разворотах трактора.

Не менее важным элементом  инжекторов и аппликаторов для вноса  является – гидравлический питатель, который распределяет навоз от подающей трубы по нескольким шлангами для  равномерного внесения навоза по всей ширине аппликатора/инжектора и исключения вероятности засорения отверстий – особенно эта опция актуальна для плуговых культиваторов.

Для точного контроля требуемого объема вноса в зависимости от скорости движения буксируемого трактора аппликатор должен быть оснащен электромагнитным расходомером с дисплеем для установки  в кабине трактора, чтобы оператор мог менять скорость трактора для требуемой дозировки внесения.

Для удобства работы в ночное время, а также возможности построения точных электронных карт полей для  вноса с определением фактических  объемов внесенного навоза на то или  иное поле рекомендуется оснащение  буксируемого трактора системой GPS позиционирования.

Преимущества:

Быстрота  вноса: максимальна по сравнению с другими способами вноса производительность. Как правило, в зависимости от мощности подающих насосных станций, концентрации перекачиваемого навоза и дальности перекачки производительность шланговых систем составляет от 1000 до 3000 м³ в смену. Таким образом, даже очень большой объем навоза с помощью шланговой системы можно внести за очень сжатые сроки, что особенно важно в регионах страны, где по причине повышенного количества осадков или раннего наступления холодов период вноса очень мал.

Дешевизна вноса: за счет того, что для работы системы достаточно всего 1 основного трактора (буксирующего шланг с аппликатором для вноса) мощностью 200…250 л.с., 1 вспомогательного трактора мощностью 150 л.с. (для транспортировки катушек и укладки шлангов) и всего 3 человека, себестоимость вноса 1 м³ навоза составляет всего от 40 до 90 руб.

Минимальное уплотнение почвы: использование шланга для подачи навоза в пределах поля исключает необходимость возить навоз по полю. Цистерны-жижевозы для внесения, имеющие резервуар, сильно уплотняют почву, и это может сократить урожаи. Кроме того, при транспортировке тяжелых цистерн, наполненных навозом, в весенний период быстро приводит сельские дороги в негодность.