автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Разработка и обоснование технологии послойной переработки жидкого навоза крупного рогатого скота для производства биогаза и удобрений

} ^^ЗБЕКСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ^МЕХАНИЗАЦИИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

(УзМЭИ)

На правах рукописи

ЭШАНКУЛОВ Улаш Даниёрович

УДК 631.22.018:666.14.033.2

РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОСЛОЙНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ЖИДКОГО НАВОЗА КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА БИОГАЗА И УДОБРЕНИЙ

Специальность 05.20.01 —Механизация сельскохозяйственного производства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидат технических наук

Янгиюль — 1997

Работа выполнена на кафедре «Тракторы и автомобили» Ташкентского института инженеров ирригации и механизации сельского хозяйства.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор, заслуженный

деятель науки Республики Узбекистан, академик

САЛИМОВ А. У.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор, заслуженный

механизатор сельского хозяйства Узбекистана

ГАНИЕВ М. С.

кандидат технических наук, старший научный сотрудник

ТУКУБАЕВ Т. Б.

Ведущее предприятие — Узбекская Государственная ма-

шино-испытательная станция.

Защита диссертации состоится «. /3» 1997 г. в -/3 с>° час. на заседании специализированного совета ДК 125.01.01 по присуждению ученых степеней доктора и кандидата технических наук в Узбекском научно-исследовательском институте механизации и электрификации сельского хозяйства (УзМЭИ).

Адрес: 702841, Ташкентская область, Янгиюльский район, п/о Гульбахор-1, УзМЭИ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке УзМЭИ.

Автореферат разослан «. /А & 1997 г.

Ученый секретарь специализированного совета, ДУ

кандидат технических

А. АБДУРАХМАНОВ

АННОТАЦИЯ

■. В работе приведены оОзор исследований по изучено' .фигкко-механических свойств жидкого наЕоза и . обоснования параметров и путей интенсификации процесса метанового сорзкиванкя, а также характеристика и анализ известных способов и установок для его осуществления; теоретические исследования по оценке и Прогнозированию показателей технологии послойной-переработки зскякого пзвоза з. биогазовой установке (БГУ); методика и результаты экспериментальных исследований по определению характеров расслоения и метаяоге-неза в слоях падкого навоза и обоснованию рациональных параметров технологического процесса послойной переработки; методика определения основных параметров послойного технологического процесса и узлов БГУ; расчет экономического эффекта от применения технолога! и БГУ для послойной переработки жидкого навоза. .

Результаты исследований лохазмвэют, что технология послойной переработки за счет ввдерживания исходного . навоза в контакте с апаоробнши микроорганизмами перед смешиванием его со сбраживаемой массой,обеспечения их расслоения по концентрации органических веществ СОВ), подачи выдержанной и вигрузки переработанной массы без нарушения слойпости с дифференциацией времени технологической выдержки (В'1В) слоев позволяет повысить эффективность производства горшего 'биогаза и выход качественных' органических удобрений в 1,5-2,0 раза по сравнению с известными' технологиями- метанового сбраживания.

Автор защищаете,

- технолога» и принципиальную.схему установки, для послойной переработки жидкого навоза метановым сбраживанием;

- параметры технологического процесса послойной переработай жидкого навоза в БГУ. ■ •'■.',''•'*

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш.' Животноводство - важнейшая отрасль народного "хозяйства нашей республики- Его развитие связано с решением ряда важных проблем, одной из которых' является '.переработка и обеззараживание отходов животноводства, имеющая актуальное экологическое и сложное народнохозяйственное значение. ■

В настоящее время наиболее перспективной технологией, перера-

б о тки ходкого-навоза является кетановое сбраживание, обеспечивающее перевод удобрительных веществ в легкоусвояемую растениями минеральную форму, его дезинфекцию, дезодорацию, дегельминтизацию, укичтогэние всхожести семян, сорняков и-получение энергии в виде горючего биогаза, содержащего до 70Х метана.' Однако известным технологическим процессам присуще неизбежное нарушение режима обработки, увеличивашве ее продолжительность и сникающее выход продукции.- Поэтому повышение эффективности процесса метанового сбраживания навоза является актуальной задачей и имеет большое народнохозяйственное значение. . .

Цель исследований. Повышение эффективности процесса переработки жидкого навоза крупного рогатого скота. (КРС) в БГУ путем послойного сбраживания субстрата. '

Постановка задачи. На основании анализа существующих способов и конструкций' установок для метанового сораишания жидкого навоза,а также научно-исследовательских работ в этой области разработана рабочая гипотеза, выбрано основное направление теоретических и экспериментальных исследований.

■ В соответствии с целью работ и разработанной гипотезой в задачу исследований включили следующие вопросы:

- провести теоретические исследования технологии послойной переработки жидкого•навоза в БГУ;

- изучить характер расслоения жидкого навоза (по концентрации ОВ) в зависимости от влажности исходной массы и времени отстаивания; .

' -.изучить динамику газоввделения в слоях жидкого навоза;

- обосновать рациональные параметры технологического процесса послойной переработки жидкого навоза в БГУ;

- разработать методику инженерного расчета основных параметров послойного технологического процесса и узлов БГУ;

- оценить технико-экономическую эффективность применения предлагаемой технологии переработки жидкого навоза.

Объект исследования. Технологические процессы • расслоения и метанового, сбраживания жидкого навоза в БГУ.

Методика исследований. Теоретические исследования, послойной переработки жидкого навоза в БГУ проведены методом математического моделирования процесса с использованием кинетических моделей метаногенеза и с учетом дифференциации ВТВ слоев.

Для изучения характера расслоения и динамики газовыделения в

слоях жидкого навоза разработаны но вне методики к специзльнне приспособления, результаты экспериментов ос-рзооташ методом математической статистики. Рациональные параметры технологического процесса послойной переработки жидкого нзв..за в БГУ обоспъжтт методом математического плакирования экспердагнтов.

Характеристики навоза изучалась по общ-здавестшаш методами анализа органических удобрений. Экономическая эффективность рассчитана в соответствии с ГОСТ 23728-88 - 23730-88 "Техника сельскохозяйственная. Метода экономической оценки" с ксяользоважк-м существующих методик и нормативно-справочных материалов.

НаучнаЛ новизна. Виведеяи аналитические зависимости показателей технологии послойной переработки жидкого навоза от ео параметров. позволяющие оценивать и прогнозировать получаемые результаты.

Экспериментальном исследованиями определены: характер:: расслоения и метаяогенеза в слоях жидкого навоза. Получены математические модели изменения концентрации ОВ по относительным уровням резервуара в конце процесса отстаивания, позволяющие оптимизировать технологический процесс метанового сбраживания.

Разработаны математические модели, описывающие параметры послойной переработки с учетом их взаимосвязи, позволяй»» обосновать рациональные параметры наиболее эффективного технологического процесса послойной переработки жидкого навоза в БГУ.

Практическая значимость. Предложен:.: новый- способ и установка для переработки жидкого навоза метановым сбракиванкем, обеспечивающие выдержу' исходной массы перед смешиванием со сбранивземой массой для адаптации метанообразущих микроорганизмов в камере сбраживания к подаваемому навозу, их расслоение и гарантированное рациональные сроки сбраживания частиц жидкого навоза в слоях путем подачи: выдерганной и выгрузки переработанной массы без нарушения слойности с дифференциацией ВТВ слоев, повышающие эффективность производства биогаза и выход качественных органически:;-удобрешй (Предварительный патент РУз №2881).

Разработана инженерная методика расчета, позволяющая установить необходимые геометрические характеристики БГУ и показателей технологического процесса в зависимости от ее производительности.

Реализация результатов исследовашй. Результаты исследований приняты к внедрен™ ООО "Топливный Центр" .(г.Ташкент) при проектировании перспективных образцов БГУ для переработки навоза к-жвот-

поволжских форм и комплексов, а также переданы в МСХ РУз.

Апробация работи. Основные результаты и положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Т1ШМСХ (г-Ташкент, 1392-1996 гг.). на Республиканской научно-технической конференции по проблемам "^кыло^ хуталиги. ишлаб чи^аршида энергоре-сурслардая самарали фойдаланш" (г.Ташкент, -1933 г.), на Республиканской научной конференции по проблемам "Механика многофазных сред, töimomdjcoöömoh Ii распространенно волн в сплошных средах" (г.Ташкент, (994 г.), на Международном научно-техническом симпозиуме по проблемам "Разработка, производство и эксплуатация .сель-скохогяйствешпо: масиш в условиях рыночной экономики" (г.Ташкент, 1994 г.),на секции НТС МСХ РУз (г.Таикевт, 1996 г.) и научном семинаре 170 лроолемаю механизации сельскохозяйственного производства ТашГТУ (г.Ташкент, 1996 г.), УзЮИ (г.Шгаюль,1Э97 г).УЖО АН Республики Узбекистан (г.Ташкент, 1997 г.).

Публикация. Основное содержание диссертации опубликовано В 11 научтк -трудах и описании предварительного патента РУз #2681.

Структура к объем работа. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и приложений, кзлокопа на 11? страницах машинописного текста, содержит 05 рисунков, 13 таблиц, список исиоль-зовашшх. источников, вклычаший 109 иожекованиЛ, и 7 приложений.

ОСНОВНОЙ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введения обоснованы актуальность и новизна темы диссертации и сформулирована цель исследований.

В первой главе "Современное состояние технологических ц технических решанил по производству биогаза из жидкого навоза. Цель и задачей исследований"'приведены краткий анализ физико-механичео-ки свойств жидкого навоза, аналитический обзор существующих способов и установок для метанового сбраживания з:идкого навоза, о также результаты научно-исследовательских работ в этой области.

Вопросы изучения процесса метанового сбраживания, совершенствования и обоснования параметров технологам и ЕГУ изложена в работах Хашимото А.Г., Чена У.Р., Хобсона D.H., Варела В.Н., Ь.геря М.Е., Баадера В., Калюжного С.В., Пузанкова А.Г., Дубров-.....У-V 3.0,, Рах:.(ат?за Б.Ф. .Ковалева A.A., и других ученых. Из них

«-г, что -xiifi.:"~<оз содержи? множество коллоишшк и твердых

части;, различающихся по удельному весу и гидравлической крупности, и с повшением влажности процесс расслоения • гадкого навоза • интенсифицируется; в современных БГУ наибо.-игее применение пошл? термофильные режимы сбраживания (54~56°С), обусловливающие более высокую скорость разложения ОБ и выход биогаза, причем дозы сугоч-. ной загрузи! биорезктора и ВТ В сбраживания связаны с концентрацией ОВ внутри' биореактора, скоростью и степенью его разложения, а также способом ведения процесса.В этих БГУ исходный навоз перед метановым сбраживанием выдерживается в отдельном резервуаре или подается в камеру сбраживания биореактора без выдерживания, сбраживание навоза осуществляется интенсивным всеобъемшм перемеЕиза-нием, что не обеспечивает, адаптацию метаноооразукцих. микроорганизмов в камере сбраживания к подаваемой массе и гарантированные рациональные сроки сбраживания частей жидкого навоза с различными скоростями разложения, суточный выход биогаза с единицы техноло-

« о

гического объема составляет 1,3-2,2 м при дозе суточной загрузки, равной Ю-30% от рабочего объема биорёактора.'

На основании результатов анализа литературных источников вндвинутз рабочая гипотеза о возможности повышения эффективности процесса переработки жидкого. навоза в БГУ за счет • выдерживания исходной массы в контакте с анаэробными микроорганизмами перед ее смешиванием со сбраживаемой массой и послойного метанового сбраживания. жидкого навоза путем обеспечения его расслоения (по концентрации ОВ) в процессе выдерживания и сбраживания, подачи выдержанного и выгрузки сброженного в слоях навоза без нарушения слой-ности с дифференциацией их ВТВ. -

В соответствии с разработанной гипотезой сформулированы основные задачи исследования.

Во второй главе "Теоретические исследования" дана математическая модель технологии послойной переработки жидкого навоза в БГУ, выведены аналитические зависимости, позволяющие оценивать и ■ прогнозировать показатели предложенной . технологии, и проанализированы результаты теоретических исследований.

Время технологической выдержки 8{ и объемное. соотношение 7( I-го слоя после'дифференциации ВТВ определяем из выражений:

е< = Т/СР^* сутки (1)

Ъ =

где 'р{ - объемное соотношение i-ro слоя навоза до дифференциации БТВ; d - доза «уточной загрузки биореактора, сутки-1; V ~ объем {-го слоя после диэдхфенццэцим ВТВ слоев сбраживаемого навоза, м3; V - технологический объем (ТО), mj.

В связи с тем, что количество выделяемого биогаза зависит непосредственно от величины концентрации ОВ сбраживаемого навоза, поэтому справедливо следующее уравнение пропорциональности:

Si/Soi = 'V VV W

где s S{ - соответственно концентрации ОВ {-го слоя исходного и сбраживаемого навоза, кг/м3; В , В{ - соответственно выходы биогаза (БГ) на единицу массы ОВ сбраживаемого навоза при бесконечном ВТВ И {-го слоя при заданном BIB, мэ/кг.

Для определения St наш выведена формула, с использованием кинетической модели Чена и Хопшмото:

где К - кинетическая постоянная; - ВТВ слоя, у которого максимальная величина по сутки; - максимальная удельная скорость роста микроорганизмов, сутки-1.

Из уравнений (3) и (4) следует, что

= Vе/*« - -1 +V- (V

Интенсивность газовыделения в i-ом слое 1{ равна нагрузке dSoi, умноженной на В{,

I{ = dSoiBr м3ВГ/м3ТО сут. (6)

Массы ОВ, поступающую Чпос1 в i-ый слой и выгружаемую #выг1 из него в сутки, мояно рассчитать по следу гадим формулам:

' "nod - SoiPtVd- КГ/СУТ- (7)

Кып = Wd- кг/с*т- (В)

Степень распада ОВ в {-ом слое 2{ можно вычислить с учетом (7) и (8) по следующей зависимости:

Zi = 100(1 - S{/Soi). % (9)

- ? -

Объем биогаза, наделяемого из £;-го слоя за один цикл сбраживания 7<е, определяется по формуле:

. = V*«9«» м (Ю)

Для расчета показателей технологии послойной- переработки жидкого навоза выведены следующие формула:

- концентрация ОВ переработанного навоза

п б^дД

Loi Ч «

-, кг/м (11)

. , е,ц - ! + к

где SQ - концентрация ОВ исходного навоза, кг/м3;

- выход биогаза на единицу массы ОВ сбраживаемого навоза

- степень распада ОВ навоза

п.

г = joo[î - £ Sjp/sJ, %; (13)

: 1 = 1

- интенсивность газоввделения

- объем биогаза, выделяемого за один цикл переработки,

7е = JV/(î, ' м3. (15) ,

Основными .показателями переработки жидкого навоза метанс^кч сорахиваниём. являются интенсивность газовыделения I и выход биогаза В на единицу,массы- 03. Поэтому изменения этих' показателей в предложенной технологии прогнозированы расчетным путем (ф. 74 и 12) при различных влажностях исходного;' навоза, дозах,й суточной загрузки биореактора и дифференциациях ВГВ слоев 7,. При этом icme-' тически« постоянные К, и В0 определяли по методике, предло-

жепноя Ченом и Хашимото (Chen V.H., Hashimoto A.G. Substrate utilization klnetlK moilel lor biological treatment process.- Blotech-nol. Bloeng., 1980, V.22. - P.2081-2095).

3-5

W 20 30 40 50 %/сут 70 . d —

93 94 95 W-

96

% S8

Рис.1. Зависимости интенсивности газовиделения от влажности (1-3) навоза и дозы, суточной загрузки (4-6) биореактора (1-4 ~ теоретические, 5 - экспериментальная, 6 - у наилучшей из существующих технологий):

1- при-Та:=0.666, <2=502/сут.;

2- при т3-0,556, й-Ш/сут.;

3- при т3 =0,556, с!=30%/сут.;

4- при тэ=0,556, №=95Ж;

5- при Т3-0,556, №=95%;

6- при >У=90Ж

Анализ полученных в результате расчетов зависимостей (рис.1, 2), которые достаточно (±4%) подтверждены экспериментальными данными, выявил следуодие характерные особенности послойной перера-

В

91 95 W-

9в

Рис.2. Зависимости выхода биогаза на единицу массы ОВ от влажности (1-3) навоза и дозы суточной загрузки (4-6) биореактора (обозначение кривых см.рис.1)

сотки жидкого навоза: наиболее интенсивно процесс протекает при влакяости 94-96Ж: дозу суточной загрузки можно повысить с.10-30 до 1-0-60%; интенсивность газовыделения и выход биогаза на едини-

цу ммссп ОВ при послойной переработке могут оыть в 1,5-2,0 раза вше, чем в существующих способах метанового сбраживания эдакого навоза.

В третьей главе "Программ и иэтодика зксперииенталзшх исследований" 'приведены программа исследований, метода» определения 'характера расслоения,оценки динамики газовцделения в слоях жидкого нзвоза и рациональных параметров технологического процесса послойной переработки квдкого навоза, проведения опытов на макетном образце БГУ, а также дано описание макетного осрззцз БГУ.

Программа экспериментальных исследований включала следуюкке задачи:

- изучить характер расслоения жидкого навоза (по концентрации .ОВ) в зависимости от влажности исходной массы и времени отстаивания; '

- изучить дийймкку газовкделения в слоях жидкого навозя;

- обосновать рациональные параметры технологического процесса послойной переработки жидкого навоза в ВГУ;

- выжить влияние послойной переработки на составы жидкого навоза и биогаза.

. В экспериментальных исследованиях в качестве сырья использовался бесподсталочный навоз крупного рогатого скота молочнотоварной фермы колхоза имени "Навои" Занги-Атинского района Ташкентской области.

Для • исследования расслоения и метаногенеза в слоях жидкого навоза разрабатывались частные' методики' и изготовлена специальная установка, состоящая из шести имитаторов оиореактора, помещенных в обиую: водяную ванну с электрообогревом и терморегулятором, из шеста газгольдеров и трубопроводов.В качестве биореакторов и газгольдеров; использованы стеклянные банки, облегчившие также и визуальные наблюдения за процессом.

На этой установке исследования проводились при периодическом режиме загрузки до-прекращения газовнделения.

На основании изучения литературных источников и данных пред-в^пгельнык опытов нами разработаны способ и .установка для метанового сора яивашш.' жидкого ' навоза; согласно которому исходная масса выдерживается в контакте с анаэробными микроорганизмами перед ее смешиванием со сбраживаемой массой, сбраживание жидкого навоза осуществляется послойно путем обеспечения его расслоения (по концентрации.ОВ) в процессе выдерживания и сбраживания,подачи

Рис.3.• Принципиальная схема макетного ооразца ВГУ: 1 - био- . реактор; 2 - термостат; 3. - циркуляционный насос; 4 -. газгольдер: 5 -.измельчитель;. 6 - трубопровод загрузки; . ■ 7 - теплообменник; 8 - камера сбраживания; 9 - ввдержи-вателъ; 10 - разгрузочные • патруоки; 11 - краны; 12 -. . газосОорник; 13 т- газовый ' компрессор; 14 - регулятор давления; 16, 16, 18, 20, 21 -электромагнитные клапаны; 17 -'программное устройство; 19 - пеноуловитель; 22 ~ газовый счетчик;"23 - пламягоситель; 24 - горелка; 25 . манометр; 26 - водяной • мановакуумметр; 27 ~ регулятор' температуры; 28 - цилиндр; 29 - трубопровод выгрузки; 30 - гидравлический затвор; 31 - емкость для сброженной массы; а, б, в. г - соответственно линии навоза, горя- ' чей водя, электротока, биогаза

ввдержанного и выгрузки сброженного в слоях навоза оез значительного . нарушения слойности с дифференциацией их ВТБ. Установка содержит вертикальный цилиндрический биореактор, встроенный в него вцдерживатель с трубопроводами для послойной подачи вцдержанного навоза, теплообменник, средство для микросмешивания.' субстрата в слоях, а также приспособления для выгрузки сброженного навоза. Ее принципиальная схема представлена на рис. 3.

Для обоснования рациональных параметров технологического процесса послойной переработки жидкого навоза в . ВГУ использова-

- и -

лись методики планирования и обраоотки результатов мпогсфачторно-го эксперимента.

В четвертой глава "Результата экспериментальных исследования и анализ" приведены результата лабораторных экспериментальных исследований по определению характеров расслоения и мотаиогаюза в слоях жидкого навоза,обоснованию рациональных параметров технологического процесса послойной переработки, а такжо дин их анализ.

' Определение характера расслоения жидкого навоза, илита проведены при. влажности (У навоза в продолах 90-98:5. Результаты опытов показывают, что расслоение жидкого навоза (по кошющракпи Ш) происходит' при влажности начиная с 937»: при исходной влажности 93% - требуется 12-часовой режим отстаивания, при 94 и 95Х - 6-часовой, при ' '.56 и 97-98'Ж - соответственно 4- и 2-часовые- рождай отстаивания; более существенные различия в концентрациях ив по относительным уровням сосуда-отстойника наблюдаются при

После обработки результатов, получены следу каше эмпирические зависимости для расчета концентрации ой.на различных относительных уровнях Д/1 сосуда-отстойника при влажностях навоза в пределах 93-98*; , ,

?о<9Э%>= да'05 ~ 60,65ЬПг; (16)

5о(94%)" " - 804,иг1л3+ в22.агтэ- &го,вгьп4: <п)

Бо(95*)": М5'3-4 - 302,96т + 241.490\г+ 119,С€Ш3-1СЭ,4 5ЛЛ4;(1в)

з 143,00 ~ 48Г,ВШ + Ш,32Ы\2- 705.12Ы1Э-517,74М14+

+ 2Ш?,24№5.- 1173,Ю6Пб~ 897,73№\?64,42№в; (19)

30Г9Я*Г 115-70 - 349,01 АЛ + ЗВЗ,96Мг - 142.74М3; (20)

5 123.03 - 647,72Ш 9В4,6Шг~ 7Б9,29Ы\3+225.52и\л;(21)

определение динамики газовыделения в слоях мядкого навоза. . определение интенсивности .газовыделения и скорости разложения 0В в различных зонах биореактора практически невозможно. Поэтому ход изменения этих показателей исследовался в слоях, независимых друг от друга. Показано,что процесс газоввделения в расслоенном навозе даже оез дифференциации КГБ слоев .протекает в ! ,2 раза интенсив-

нее, чем в обычной технологти Характерно,что с увеличением концентрации ОВ в слоях возрастают . интенсивность газовыделения и скорость разложения ОВ навоза при одновременном сокращении времени достижения максимального значения интенсивности газовадельния. .

Определение рациональных значений основных параметров техно-логичоского процесса послойной переработки жидкого навоза в БГУ. Теоретическими исследованиями, а .также 'однофзкторнши оксшримен-. тш.ш установлено, что на показатели технологии послойной переработки основное, влияние оказывают'влажность исходного навоза 1С (х1), доза суточной загрузки биореакторз б (х2 >, дифференциация . ВТВ слоев т3 Ц,-) и температурный рем,! процесса сбраживания Т, который по априорным сведениям выбран равным +55°С.

Эксперименты по определению рациональных значений остальных параметров проведены-по ротатобельному'плану второго порядка и по полученным данным составлены следующие уравнения регрессии:

- интенсивности газовццеления.

г, = г.494 - + о,зьэхг + о,4Свх3 - о,огох,хг ■

+ 0,023К2Х3 - 0,133/2 - 0,183x1 - 0,104Х§, . (22)

- выхода оиогаза на единицу массы ОВ

Уг = о, те + о,озевхг о.061 ах2+ 0,04их3- о,ооэ1х1хг + + 0.0128Х}Х3 - 0,01751^ + 0,0042x2 + О.ОЫ5Х* -- О.ШгХ^. ' (23)

Анализом уравнения регрессии. 122) методом двумерных сечений получены следующие рациональные'значения параметров' технологического .процесса: >=93,5...95,5%, Й =55...65%/сут., 7э=0,5...0,55б. При этих значениях максимальная интенсивность газовыделения ■. сэс-. тавляет 3,3 м3БГ/м3Г0'в сутки, а выход оиогаза на единицу массы 0В-0.114 м3/кг. Ему соответствует степень распада ОВ 18___31%.

Результаты экспериментальных исследований показали, что био-. логический газ, получаемый в БГУ по технологии послойной ' переработки жидкого навоза, содержит 64-7055 метана (у существующих способов ~ 50-70%), 29-35% диоксида углерода и незначительное .• количество. (до 1,2*) азота и сероводорода, его теплотворная способность составляет '21,4-24 ЫДх/м&. Также установлено, что содержание. калия и фосфора в сброженной массе практически не изменяется,

а содержание азота снижается незначительно: белковая фэрмэ уменьшается до 8% при одновременном увеличении аммиачной Формн до

В пятой главе "Техзпвсо-эконоиическзя сценка эДОгжлшшсти безотходной технологии переработки тадг.ого навоза в ВГУ" приведены инженерная методика, включающая формулы для расчета геометрических параметров основных узлов БГУ и показателей технологического процесса в зависимости от ее производительности, и' технико-экономическое' обоснование эффективности применения предложенной технологии И ВГУ.

Расчеты показали, что для фермы на 400 голов коров потребуется ВГУ с объемом • биореактора 150 мэ и .производительностью ' переработки навоза 43 м в сутки при влажности 94%.

Ожидаемый годовой экономический эффект от применения предложенной технологии и ВГУ на молочно-товариой ферме на -100 голов . коров за счет производимого товарного-биогаза, прибавки урожая при использовании сброженного жидкого навоза,предотвращения гель-минтизации почвы, загрязнения водных источников и атмосферы с петом приведенных .затрат составляет 629668,7 сум. (в ценах марта месяца 1996.г.).

ВЫВОДЫ й РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Недостаточная эффективность существующее способов и уста, новок для метанового сбраживания жидкого навоза обусловлена' необеспечением адаптации ме.тан'ообразущлх микроорганизмов к подава-

- емому навозу в камере- сбраживания и гарантированных рациональных сроков сбраживания частиц жидкого навоза с различили скоростями разложения.

2. Анализ выведенных аналитических зависимостей показателей технологии послойной переработки жидкого навоза в БГУ показал,что интенсивность газовыделения и выход биогаза на единицу массы ОЬ при послойной переработке могут быть в 1,5-2,0 раза выше, чем з существующих способах метанового сбраживания гшдкого навоза; наиболее интенсивное протекание процесса газовцделения ожидается при влажности массы 84-9855, при которой дозу суточной загрузки иогсе повысить в, г раза.

3. Экспериментально установлено, что расслоение жидкого завоза происходит при влажности начиная с 93%, при которой требуй ся 12-часовой режим отстаивания, щ»: 95-95% - 6-часовой, при 96 и

- соответственно 4- и 2-часовые релями отстаивания.. Концентрация 08 в жидком навозе по уровню резервуара сверху вниз по-, выазется. Полученные математические модели изменения Концентрации ов по относительна уровням резервуара в конце процесса отстаивания позволяют оптимизировать технологический, процесс метанового соракнвания. .

4. В результате проведенного многофакторного эксперимента . с применением и? для послойной переработки жидкого навоза установлено, что интенсивность гаговвделения достигает своего наибольшего значена'! 3,15-3,3 м3БГ7м3Т0 в'сутки (у-существующих способов -1,3-2.2 ма1Л7м3Т0 в сутки) при влажности исходного навоза 93,5-95,еж, дозе суточной загрузки биореактора 65-65 Ж/сут., дифференциаций ВТВ слсев 0,5-0,556, а степень распада ОВ равна 18-21

5. Установлено, что содержание метана в окогазе, получаемом в КРУ при исследовзшгой технологии, составляет 64-70?. Содержание калия к фосфора в сброженной : массе практически на изменяется, а содержание азота снижается незначительно: - белковал форма уменьшается до при одновременном увеличении аммиачной формы, до 7,5%.

6. Разработана инженерная методика.расчета основных технических параметров ВГУ в зависимости от ее производительности. Она для молочно-товарной формы на 400 голов коров должна иметь следующие ■параметра: производительность по переработке навоза - 43 му/сут., выход оиогаза- 393 м3/сут., объем биореактора - 150 м3, затрата энергии на собственные нузды в 'зимний период - до 48Ж. Расчетный годовой экономический эффект от реализации . разработок на молочно-товарной ферме на 400 голов коров по сравнению с использованием открытых навозохранилищ составит, 629668к7 сум.

7. Дальнейшую работу следуот вести в направлении обоснования рациональной схемы я оптимальных параметров системы послойного перемейивания сбраживаемой массы, а также разработки замкнутой безотходной технологии переработки жидкого, навоза во 'взаимосвязи с рекомендуемыми технологическими параметрами.

основное содержание диссертаций, опубликовано в елвдуюодх работа*:

. I. Эшанкулов У.Л., Рахматов Б.Ф* Изыскание пути повышения эффективности биоэнергетических установок /Лез. докл. Республ. научно-техн.конференции "^ишлон; хукалиги .шлаб чк^зриаида энерго-

- IS -

ресурслардан самарали фолдалонш". -Ташкент, tu'jü. -о.00.

2. Рахматов Б.Ф., Эшанкулов У.Д., Халилов Н.Т. Моделировании биотехнологического процесса а проточном метаитенке //Тез.докл. научно-практ.конф.проф.-проп. состава ТИИШОХ "ТИРМИИ нинг Узбо-кистон Республикам илмий-техшжавий, №;тисодий- ижтимоий муаммо-ларии цая ^илшдаги .¡(иссасц". -Тшцчшт, Utó-l. -С.60-61.

■ 3. Эшанкулов У.Д., Халилов Н.Т., Рахматов Б.Ф. Исследование процесса расслоения многокомпонентных сред для обработки в мотан-тенкв //Тез.дотсл.респуол.конференции, шсъяш. 65-летию академика АН РУз Х.А.Рахмэтулнна и 70-летию член-корр. АН РУз Д.Ф.ФШзулля -ева. -Ташкент, 19У-1. -С.21.

4. Халилов Н.Т., Эшанкулов У.Д., Рахматов Б. Ф. О поэврнтно-поступательнсм перемешивании многокомпонентных: жидкостей в иро-точном нотантенке.//Тез.докл.Реепуол.конференции, поснлш.йб-летию академика АН РУз Х.АЛ'охмотулшш и 70-летаю члон-корр. АН РУз Д.Ф.Файзулллевз. -Ташкент, 199-1. -0.21.

5. Эшанкулов У.Д., Рахматов БЛ'., Халилов Н.Т. Су»; г.унгнинг цатламланиш хосозсининг оиологик газ ажралиш жарабнига таьсири //Тез.докл.научно-праст.конф.проф.-пре».состава, посвящ. ьо-летип ТШ-1МСХ. -Ташкент, 1994. -С.68.

6. Халилов Н.Т., Эшанкулов У.Д., Рахматов Б.Ф. Значение перемешивания в оopaботко биомассы в биогазовой установке //Тез. докл. научно-прякт. конфер. проф.-ripen, состава, посвящ, 60-летию ТИИИМОХ. -Ташкент, 1Ш4. -С. 166.

7. Рахматов Б.Ф., Халилов Н.Т., Эшанкулов У.Д. Исследование биотехнологического процесса в оригинальной конструкции проточного метантенка //Тез.докл. паучно-пра'кт.конф. проф.-преп.состава, посвящ. 60-летию ТИИИМОХ. -Ташкент, 1991. -С.167.

8. Салимов Л.У., Эшанкулов У,Д., Рахматов Б.Ф., Халилов Н.Т. Сук*; органик Ч11циндиларга биоэнергетик цурилмада цатламлар оуйича ишлов бериш технологик жараёнини .математик моделлаштириш //Тез. докч.Меадународн.научно-техн.симпозиума "Разработка, производство и эксплуатация сельскохозяйственных машин в условиях рыночной экономики". -Ташкент, 1994. -С.69-70.

9. Рахматов Б.Ф., Эшанкулов У.Д., Баракаев Н.Р. Кинетика метанового орояения сложных органических субстратов при послойном биотехнологическом процессе обработки //Актуальные проблемы прикладной механики:-Меадунэродн.сб.научн.тр., посвящ. 90-летию со дня роял.великого писателя МЛ'. АйСека и 50-летио Победы во Вели-

кой отечественной войне. -1'ашкеят. 1995. -С.65-6?.

10. Лредаритолышй патент №2881 (UZ) WIK 6 ШС 3/00. Способ переработки адцсого органического субстрата Л установка -для его осуществления /Эшанкулов У.Д., Рахметов Б.Ф., Халилов Н.Т. -шуол. и Расмий ахборотнома. -1995. -М.

11. азэнкулов У.Д. Исти^'болли ва самарали усул //Узбекистан фиалок хздолига. -1996. -№5. -0.15.

12. Рахмэгов Б.Ф., Халилов Н.Т., Эшаякулов У.Д. Распределение органических веществ при метановом сбраживании //Сельское хозяйство Узбекистана. -1996. -JfcG. -С.34. /

- Г,' -

_ БИОГЛЗ ВА Уж ЯШЛАБ ЧК{ЛПЩ1 УЧУН ЦОРЛМОЛ

" сущ гушш клтламллр куйкчл канта шядш ШНОЛОГИЯСЙНИ ИШБ ЧЩИШ ЕЛ J'ÍM лсосллш

Эшанцулов Уляш Доивйровач

Узбекистан хдалотдеи механизация-.««» ва элоктр-

лаштириш илмий тад^и^от институт«, Янги;'..?л - 1У07 и.

кшнг тлгсш

Мззкур иыдз ^-орамол оую^ гунгани оиогаз куралмасвдэ fj?i?.ft» шлаш технологии жарайни талдо? этилгап. Мавжуд техиологашр о?-йича рун гни ^а£ггя ишлшада дастлаоки масса метанли üim-nrrayyui ол-дин ало>;ада резорпуарларда ' тобигэ ятказилзди ски тооигэ егюгснл-масдан бногяз цурилиасютиг ояхгятия кшерэсига узатгагади, Гуиг-ни бизд-итип юрабви унущвшл интенсш арэлаштирил оилзп амалга овирилади. Шу оаоебли бихгптии камерасида мотан хосмл килуьчи кик роорганизмларюшт унга юкллнадпгон моссага кдяяош вэ iyuriírarr 5jap :хил тезликлард.ч парчалаладигш органик моддаларши бизд вт.вя-нинг зарурий Банги тмшяаякаЯяи. Иэтотмдя оихгитеа жар^нинкш' кнтенсивлига сусшди %ныпа уяи ямалгз ширяя учуп сарДО'чкцгшвд капитал вэ »ксплуатацпоп хяракатлар ортади.

Бу ка»4чиликлэрни оартарэф этпш учуй органик моддалар тсонцен-трациясикииг опореякгор хзжмвда, оикгкгаяабтш! г^иг сатхи буйича нотеккс Ta^ci^.uianHUiíiга асослзиган лиги технология ишлаб чи^илди ва уни омалга отирш курвлмаси яратилди х-амда технологии кар«гёа-нкнг M3íjOyj¡ улчамлари асосланди ва улар ¡-¡уИвдагича:

- гунг, намлиги - УЗ,5-95,5$

- биореакторни кунлкк пшш мп^дори - - С5~ь5%

- ^атламларни бкягитим ва^тини дифференциаллаш - 0,5-0,556

Таклиф э'пдаЗтган технология буйичэ ^орамол гу-нги щэйта ил-

лангаида бкогаз ва еи^атлн органик j'tkt ишлаб чидари'и саморэд&рли-ги метанли ойжгиишшииг маьзд технологиялерига жюбатан 1,6-2,0 мэрта ортши мумкиг эканлиги таафиоадв таедк^лазда.

Гунгни ^атламлар буй-ма цайта юшэд технологиям ва ^урилмз-сини 400 бои г,орамолли фсрмага ^ллзащзн олкяадигая йшмик щти-содий самара (19'jS йил март ойи нархларвда) 629668,7 суши тдаг.« этади. -

IiKVHIiOI'MENT AND SUbSWrfflATlON UF 'L'iifi LAYKU.PROCESSING 'TKCllNOLOfiY OF THE LIQUID MAMJItli OF THK HAITI,E FOR IUOGAS AND MAHU1UHG PKUDUCTION

Eshankulov Ulash Donlyorovich

Ltebek Kecearcli Institute of Mechanisation and EluctriricaUon ol Agriculture, Yanglyut - 1997

. A B S T 11 A 0 1'

Technology oi the layer processing ol liquid manure oi tbo cattle In blogaa Installations are investigated In tlie theslB.

Till ejlatent technologies lor manure processing do not provide the adaptation of methane-forming microorganisms in manure In the fermentation chamber and guaranted terra oi the manure particles fermentation with different velocities of decomposition. As a result, the fermentation process intensity decreased and Initial (capital) and operating expences for Its carrying out Increased.

New technology Is based on the uneven distribution or the organic substances concentration In bioreactor voluirc at the fermentable manure level. And rational parameters of the technological process are substantiated In the work. • •

The new parameters are :

- manure moisture, %............................ 93.5...95.5

- dose of .24 hours' loading of the bioreactor, %____55...65

- differentiation of the time of layer

fermentation.........................................0.5...0.556

The possibility ol Increase In the efficiency of blogas and qualitative organic manure production is confirmed. In the proposed technology it is by 1.5...2.0 times.higher, than in the existent technology of methane fermentation.

The annual expected economic effect of application of the layer processing of manure in the farm for 400 heads of livestock makes up 629668.7 soum (In the prices of 1996).