автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Ресурсосберегающая технология переработки свиного навоза с получением биогаза

На правах рукописи

ИЛЬИН Сергей Николаевич

РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ СВИНОГО НАВОЗА С ПОЛУЧЕНИЕМ БИОГАЗА

Специальность 05.20.01 - Технология и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Улан-Удэ - 2005

Работа выполнена на кафедре механизации сельскохозяйственных процессов Иркутской государственной сельскохозяйственной академии

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Бвтеев Виктор Константинович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Худоногов Анатолий Михайлович

кандидат технических наук, доцент Шагдыров Илья Баторович

Ведущая организация: Якутская государственная

сельскохозяйственная академия

Защита состоится «27» декабря 2005 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета К 212.039.04 при Восточно-Сибирском государственном технологическом университете по адресу: 670013 Республика Бурятия, г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40-в.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять в адрес диссертационного совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Восточно-Сибирского государственного технологического университета

Автореферат разослан «27» ноября 2005 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, к.т.н., доцент

Алексеев Г.Т.

Ж6-Ч

Ш17!д

з

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Проблема переработки свиного навоза актуальна в связи с высокой концентрацией животных на ограниченной площади. На промышленных свиноводческих предприятиях применяют бесподстилочное содержание животных и гидравлические системы удаления навоза, позволяющие достичь чистоты места обитания животных и улучшения микроклимата в помещении. В результате получаем большие объемы свиного навоза высокой влажности (93 - 99 %), что предопределяет сложность, высокую энергоемкость и большую стоимость его переработки и утилизации. Недостаточно отработанные технологии переработки свиного навоза вызывают экономические, экологические и социальные издержки, затрудняющие функционирование свиноферм.

Перспективным направлением является технология переработки свиноводческих органосодержащих отходов в биоэнергетических установках способом анаэробного сбраживания. Она решает вопросы энерго- и ресурсосбережения, охраны окружающей среды.

Работа выполнялась в соответствии с планом НИР Иркутской государственной сельскохозяйственной академии «Разработка энергосберегающих технологий и средств механизации сельскохозяйственных процессов», (пятилетние планы НИР на 1996-2000г.г., 2001-2005 г.г.) и региональной программой «Энергообеспечение северных территорий Иркутской области на базе энергоисточников, использующих возобновляемые природные ресурсы» для ряда изолированных потребителей Братского и Усть-Кутского районов (постановление Правительства РФ № 1093 от 28 августа 1997г. о программе «Энергообеспечение районов Крайнего Севера и приравненных к ним территорий, а также мест проживания коренных малочисленных народов Севера, Сибири и Дальнего Востока за счет использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии и местных видов топлива» и распоряжение Главы администрации Иркутской области № 314-рг от 13.08.99г.).

Цель работы: обоснование и разработка ресурсосберегающей технологии переработки свиного навоза с применением анаэробного фильтра.

В соответствии с целью работы и состоянием вопроса поставлены следующие задачи исследований:

1. Разработать анаэробный фильтр с гидродинамическим возмущением за счег изменения давления. Получить гидравлическую и энергетическую модели для определения величины гидродинамического возмущения и энергетической эффективности работы анаэробного фильтра;

2. Исследовать влияние гидродинамического возмущения в анаэробном фильтре на выход биогаза. Получить математические модели основных энергетических параметров анаэробного фильтра;

3. Разработать технологическую схему и методику расчета материального баланса линии переработки свиного навоза с получением биогаза, органического удобрения и технически чистой воды;

4. Обосновать экономическую эффективность переработки свиного навоза с применением анаэробного фильтра.

Объект исследования - технология анаэробного сбраживания жидкой фракции свиного навоза в анаэробном фильтре.

Предмет исследования - гидродинамическое возмущение в анаэробном фильтре за счет изменения давления.

Научная новизна диссертации:

- Анаэробный фильтр, для переработки жидкой фракции свиного навоза, с гидродинамическим возмущением за счет изменения давления.

- Гидравлическая модель для определения величины гидродинамического возмущения в анаэробном фильтре.

- Энергетическая модель для определения энергетической эффективности работы анаэробного фильтра.

- Математические модели основных энергетических параметров анаэробного фильтра.

- Технологическая схема переработки свиного навоза с получением биогаза, органического удобрения и технически чистой воды.

Практическая значимость. Программа на ЭВМ для расчета материального баланса технологической линии переработки свиного навоза. Разработаны рекомендации по выбору основных конструктивных параметров анаэробного фильтра для переработки жидкой фракции свиного навоза. Обоснована ресурсосберегающая технология переработки свиного навоза с использованием анаэробного фильтра.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на: конференции, посвященной 65-летию ИрГСХА «Достижения аграрной науки производству», 1999г.; конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов Иркутской ГСХА, 2000г.; региональной научно-практической конференции «Актуальные проблемы АПК», ИрГСХА 2001г.; региональной научно-практической конференции «Актуальные проблемы механизации сельского хозяйства», ИрГСХА 2002г.; в Бурятской ГСХА, г. Улан-Удэ 2004г.; на международной научно-практической конференции «100 лет со дня рождения Ревякина Василия Петровича», ИрГСХА 2005г.; в ВСГТУ, г. Улан-Удэ 2005г. Получен диплом лауреата премии губернатора Иркутской области по науке и технике за разработку технологии утилизации навоза и животноводческих стоков с получением биогаза, удобрения и технически чистой воды, 8 февраля 2001г.

Реализация исследований. Результаты научной разработки и лабораторная установка анаэробного фильтра, используются в учебном процессе на кафедре МСХП, ИрГСХА. Результаты исследования использованы в разработке региональной программы «Энергообеспечение северных территорий Иркутской области на базе энергоисточников, использующих возобновляемые природные ресурсы» и внедрены в хозяйстве «Протасовское» Усть-Кутского района.

Публикации. По теме диссертации опубликованы 11 печатных работ общим объемом 2,5 печатных листов.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, библиографии из 121 наименования, приложения. Она изложена на 171 странице, включает 15 таблиц, 37 рисунков и 11 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, дана ее краткая характеристика, определены цель и задачи исследований.

В первой главе рассмотрены вопросы, касающиеся выхода, состава и свойств свиного навоза. Проанализированы пути и методы его переработки. Проведен анализ анаэробных технологий переработки свиного навоза и определены возможные способы их интенсификации.

Состав свиного навоза довольно разнообразен, он включает в себя: органические вещества (жиры, белки, углеводы), минеральные вещества (вода, соли, песок, глина, газы), биологические вещества (микробы, бактерии, яйца гельминтов, вирусы, семена сорных растений). Особенностью распределения веществ является то, что жидкая фаза представляет собой растворы минеральных солей, кислот, щелочей, органических соединений, а твердая фаза состоит из труднорастворимых и нерастворимых минеральных и органических веществ. Переработка свиного навоза может проходить по разным направлениям (рис.1), для получения корма, удобрения, топлива, с целью уничтожения или комбинированно.

Рис 1 Пути переработки свиного навоза

Для этого применяются различные методы переработки. Однако ни один из методов не способен решить проблему полностью, поэтому нужны комбинированные технологии, позволяющие использовать заложенный в навозе энергетический и удобрительный потенциал. Основой технологии должен быть метод анаэробного сбраживания, так как* он позволяет не только покрывать затраты энергии, но и получать её избыточное количество.

Современные научные основы анаэробного сбраживания отражены в работах: М.Е. Бекера, С.Д. Варфоломеева, П.И. Гриднева, B.C. Дубровского. В.К. Евтеева, Н.С. Егорова, К.К. Келова, А.А.Ковалева, C.B. Калюжного, В.П. Лося-кова, Г.Е.Мовсесова, А.Н. Ножевникова, В.Е. Никитиной, Е.С. Панцхавы, В.Ю. Просвирнина, Д.В. Унгуряну, В.Г. Янко и других ученых.

Анаэробное сбраживание является многоступенчатым процессом, осуществляющимся при участии различных микроорганизмов и протекающим в определенной последовательности. Интенсификация процесса сбраживания позволяет увеличить продуктивность микроорганизмов. Для этого применяют физиологические и технологические методы (гранулообразование, седиментация, увеличение температуры сбраживания, введение стимуляторов роста микроорганизмов, применение селективной микрофлоры, интенсификации массообме-на, увеличения концентрации микроорганизмов в объеме реактора, разделения процесса на стадии). Из анализа методов интенсификации выделили два способа: путем увеличения концентрации микроорганизмов в реакторе и повышением массообмена между биопленкой и субстратом. Для увеличения концентрации микроорганизмов в реакторе целесообразно применить их иммобилизацию на твердом носители. Повышение массообмена между биопленкой и субстратом возможно пульсированием, рециркуляцией, перемешиванием субстрата, вращением и вибрацией конструкции с иммобилизатором, увеличением скорости протока, периодическим залповым газовыделением за счет изменения давления в реакторе.

Во второй главе дано обоснование движущих сил в пограничном слое анаэробного фильтра (АФ), разработаны гидравлическая и энергетическая модели АФ.

С целью интенсификации сбраживания органического вещества, содержащегося в жидкой фракции свиного навоза, предлагается использовать анаэробные метангенерирующие установки (анаэробные фильтры) с фиксированными (иммобилизированными) на твердом носителе микроорганизмами. Фиксация биомассы позволяет достичь высокой концентрации микроорганизмов при проточном режиме работы установки, а следовательно, управлять режимом переработки. Скорость процесса сбраживания определяется законами химической и биохимической кинетики, в частности зависимостью Моно, определяющей скорость бактериального роста в зависимости от концентрации субстрата. Концентрация субстрата, в свою очередь, определяется массообменными процессами, зависящими от скорости переноса компонентов субстрата и продуктов метаболизма из одной фазы в другую через или вблизи поверхности раздела. Конвективные массообменные процессы тесно связаны с гидродинамическими и тепловыми процессами в области массопереноса. Таким образом, для реакто-

ров анаэробного сбраживания характерны все известные процессы, которые могут протекать только под действием некоторой силы, называемой движущей силой, определяемой разностью концентраций, давлений, скоростей, температур, внешних и внутренних силовых полей.

При низкой концентрации субстрата снижается скорость роста микроорганизмов; при чрезмерно высокой - происходит также торможение (ингибиро-вание) метаболической активности. Известно отрицательное влияние на скорость роста и метаболическую активность микроорганизмов, высокой концентрации продуктов разложения. Следовательно, концентрация органического вещества и продуктов разложения в субстрате является определяющим фактором скорости образования биогаза и движущей силой реакционного процесса.

Массоперенос внутри биопленки возможен за счет молекулярной диффузии, определяемой только разностью концентраций. Интенсификация массопе-реноса внутри биопленки возможна изменением концентрации субстрата вне биопленки. Массоперенос вне биопленки происходит за счет конвективной диффузии, определяемой разностью градиентов скорости и давления. Изменение давления в потоке субстрата позволит интенсифицировать выделение пузырьков газа, движение которых стимулирует конвективный массоперенос. Согласно закона Генри, относительный объем растворенного биогаза можно считать прямо пропорциональным давлению этого газа на свободную поверхность субстрата.

Предложенная конструкция анаэробного фильтра отличается от всех существующих тем, что гидродинамическое возмущение, интенсифицирующие процесс анаэробного сбраживание субстрата происходит за счёт изменения давления.

Анаэробный фильтр представляет собой вертикальный реактор с подводом субстрата в нижней части. Большая часть реактора заполнена субстратом (рабочий объем - Верхняя часть реактора заполняется выделившимся в процессе брожения биогазом (газовый объем - \Л'|<0Л). Обработанный субстрат и биогаз отводятся в верхней части фильтра по газожидкостному выгрузному трубопроводу, начало которого располагается на нижнем уровне газового объёма. Отделение субстрата от биогаза производится в камере разделения фаз. Конструкция анаэробного фильтра обеспечивает изменение давления и колебание уровня свободной поверхности субстрата с задаваемой частотой и амплитудой, что обеспечивает необходимое гидродинамическое возмущение.

Цикл изменения давления и колебание уровня протекает по схеме, представленной на рис. 2.

В начале первого периода свободная поверхность субстрата находится на уровне уреза трубопровода; по газожидкостному трубопроводу транспортируется газожидкостная смесь, состоящая из обработанного навоза и биогаза. Удельная концентрация биогаза в этой смеси равна удельной концентрации в рабочем объеме. Газожидкостный трубопровод работает в гидравлическом двухфазном режиме; газовый объём отделён от трубопровода и в нем происходит накопление выделенного биогаза, рис. 2.4а.

а б в г д е = а

Рг >>> Рг ч Рг Рг —- Рг \ Рг 1

--- ----- Ж -- ---

-- — • - ---- — Ь и

-- --- --

--- --

_ тач _ тт

Рис. 2. Цикл колебания уровня свободной поверхности в реакторе анаэробного фильтра

(Рк<>1 - давление в газовом объеме, И - высота положения начала газожидкостною трубопровода; ЛЬ - колебание уровня свободной поверхности жидкости)

Под действием увеличившегося количества биогаза газовый объём увеличивается, субстрат вытесняется из реактора и уровень свободной поверхности опускается. Прорыва биогаза в газожидкостный трубопровод нет, так как на границе контакта трубопровода и субстрата имеются силы поверхностного натяжения, рис.2.4б. Давление в газовом объеме достигает максимального значе-

шах

НИЯ ( Р""1 ).

При достижении свободной поверхности уровня соответствующего максимальной высоте поднятия данной жидкости силами поверхностного натяжения, происходит отрыв жидкости от газожидкостного трубопровода, и газ, вытесняя жидкость из трубопровода, транспортируется в камеру разделения. Начинается второй период - истечение газа из реактора. Газожидкостный трубопровод в этом периоде работает в режиме газопровода, рис.2.4в. Давление в га-

Ш1П

зовом объеме понижается до минимального значения ("к°л) и примерно равно давлению в разделителе. Так как в реактор постоянно подаётся субстрат, свободная поверхность поднимается и при достижении уреза газожидкостного трубопровода истечение газа прекращается, рис.2.4г. Жидкость вытесняет газ из газожидкостного трубопровода и одновременно занимает часть газового объёма. Уровни свободных поверхностей субстрата в газовом объёме и в газожидкостном трубопроводе повышаются с различной скоростью в соответствии с разностью давлений в газовом объёме и разделителе. При достижении свободной поверхности обработанных стоков наивысшей точки газожидкостного трубопровода они начнут перемещаться в разделитель, подъём свободной по-

верхности субстрата в реакторе прекратится, рис.2.4д. Выделяемый биогаз начинает скапливаться в верхней части реактора и вытеснять субстрат в газожидкостный трубопровод. В силу этого уровень свободной поверхности в реакторе понижается и достигает, в конечном пределе, уреза газожидкостного трубопровода, то есть система приходит в исходное положение, рис.2.4е.

Гидродинамическое возмущение в анаэробном фильтре определяется: изменением давления в рабочем объеме (Др), колебанием уровня субстрата (ЛЬ) и продолжительностью цикла (т).

При моделировании возмущающего воздействия в анаэробном фильтре предложенной конструкции в зависимости от технологических факторов и геометрических размеров исходили из выше рассмотренной схемы цикла, предварительно определив начальные и граничные условия системы.

Подача субстрата в реактор осуществляется непрерывно, а потому расход субстрата ((Зж) - величина постоянная. Конструктивные размеры реактора (площадь свободной поверхности - со р, диаметр газожидкостного трубопровода - {1 его длина - Ь г ж, высотное положение относительно плоскости сравнения начала трубопровода - И и его окончания - Н, давление в разделителе фаз - рг), принимаем постоянными. Выход биогаза - величина, зависящая от большого количества факторов, в том числе и от возмущающего воздействия и изменяется от начального до конечного значения. Рабочий объем (\УР) и объем газового колпака ^к0л) также изменяются от минимального до максимального.

Состояние системы принимается как изотермическое, так как для нормального протекания процесса сбраживания требуется поддержание постоянной температуры. Понижение уровня свободной поверхности субстрата относительно уреза газожидкостного трубопровода определяется силой поверхностного натяжения. Исходными зависимостями для расчёта являются основное уравнение гидростатики и формула Лапласа. Максимальное понижение свободной поверхности субстрата (Ь) относительно уреза газожидкостного трубопровода:

где а - коэффициент поверхностного натяжения жидкости, Н/м, % - ускорение свободного падения, м/с2; р - плотность жидкости, кг/м

Продолжительность истечения газа (х2), определяется временем перемещения уровня свободной поверхности субстрата от плоскости сравнения до уреза газожидкостного трубопровода.

где м р - живое сечение реактора, м~; О* - расход субстрата. м3/с

Величина давления в газовом объеме в начале цикла (Р*»1) определится из совместного решения уравнения баланса масс и массового расхода газа при изотермическом течении в трубопроводе.

(1)

ЛИП

Двухфазный поток в газожидкостном трубопроводе с учетом малой разности давлений (рч01) и (рг) и малого количества газовых пузырьков можно принять как поток несжимаемой жидкости конечных размеров с установившимся равномерным движением, описываемым уравнением Бернулли:

р, а.иг р., а,и;

Рё Ч pg 2ё

где 2| и г_ - высотное положение соответственно первого и второго сечений относительно плоскосги сравнения м. р| и рг - среднее давление в соответствующих, сечениях Па 1>| и оз - средние скорости в соответствующих сечениях, м/с, и а. 2 - корректив кинетической энергии (коэффициент Кориолиса), Ь / - суммарные потери напора на трение, м. Ь , — инерционный напор, м

Средняя скорость потока жидкости в газожидкостном трубопроводе определяется исходя из расхода слагаемого из притока субстрата в реактор и элементарного объёма обработанных стоков, вытесненных из реактора (<ир{1Ь). отнесенного к бесконечно малому промежутку времени (Л). Таким образом, средняя скорость в газожидкостном трубопроводе определяется как:

4 Ог + а>р

(4) ™гм

Исходя из вышесказанного, уравнение продолжительности режима истечения жидкости для рассматриваемого случая можно записать в виде уравнения:

сИ =

4 +

лй2-^

РВ ) (5)

+ ыр(Ь - г)- р,/рё + 4() + т

Ре )

Продолжительность течения обработанных сточных вод по газожидкостному трубопроводу определится из уравнения (5) при его интегрировании от (г=Ь) до (г=0).

Для определения максимального давления в газовом объёме используем уравнение баланса масс и уравнение состояния идеального газа:

„шах р"оЖол + ятсдгргт,

Ркол =--^-Г---• (6)

Продолжительность заполнения газожидкостного трубопровода определяется совместным решением уравнения гидростатики и уравнения баланса масс:

РГ + Р8Ьур-гРг-,-РёЬгж; (7) ОжТз = \УГЖ + У/!)1К0Л = 0)^11 ГЖ1 шрЬур, (8)

где Ьчр - превышение уровня свободной поверхности субстрата в реакторе над обрезом газожидкостного трубопровода, м. Ь гж - высота газожидкостного трубопровода, м, т ; -время заполнения гаюжидкостного трубопровода, с, - объем жидкости, гаполняющей

газожидкостный трубопровод, ч3, к(п - объём жидкости заполняющий часть газового объема м \ ш гж - живое сечение газожидкостного трубопровода, ч"

С учётом уравнения состояния идеального газа получено квадратичное уравнение:

ЧРВО:

- ^Рг0г +

РвО^.,

+ + р^ „

№1 Икот " ВД.1 ^

КБ ГЖ ГЖ + рг0)г>г„ +

2 1.2 Л

= 0-

(9)

Истинное время заполнения патрубка при решении уравнения (9) определится исходя из граничных условий.

Высота поднятия уровня субстрата в газовом колпаке определится так:

и _ Хж 3 гж гж

(10)

Полученная гидравлическая модель позволяет отследить поведение системы создания гидродинамического возмущения в анаэробном фильтре за счет изменения давления.

Для оценки энергетической эффективности работы анаэробного фильтра был проведен анализ энергетических потоков, который можно представить в виде схемы, (рис. 3).

'под2 Д

Эт

Рис. 3. Схема энергетических потоков, проходящих через АФ Эст - потенциал энерпш, заключенный в стоках, ЭПСт- энершя, выходящая с переработанными стоками. Эб2 - энергия биогаза. 3, - энергия товарного биогаза, Э„ - энергия потребления на собственные нужды. Эп(1л - затраты энергии на поддержание температурного режима в реакторе АФ. Эпш| - затраты энергии на предварительный нагрев Эгод: - затраты энергии, обусловленные потерями тепла через стенки в окружающую среду; Эво „ - затраты энергии на создание возмущений в реакторе АФ. Э-ф - затраты энергии на транспортирование стоков внутри реактора АФ

Приходная часть энергетического баланса анаэробного фильтра, содержит энергию (Эст), заключённую в жидкой фракции свиного навоза, которая имеет большую влажность (более 97%) и является стоками.

Уравнение энергетического баланса анаэробного фильтра.

Эст =Эп<;т +Эо; • (11)

Важной задачей для оценки энергетической эффективности работы АФ является выбор параметра оптимизации. Исходя из анализа энергетических возможностей анаэробного фильтра, параметром оптимизации целесообразно принять коэффициент полезного использования энергии (КПИ).

КПИ = (Эт / Эст) * 100%, (12) где Эт - товарная энергия, кДж, Эст - энергия, заключенная в стоках, кДж Увеличение выхода товарной энергии можно достичь двумя путями: уменьшением затрат энергии на собственные нужды, на уровне, необходимом для эффективной работы АФ, и за счёт увеличения доли энергии, содержащейся в биогазе. Это возможно достичь путём оптимального выбора значений технологических и конструктивных факторов.

Полученная энергетическая модель позволяет, в зависимости от складывающихся климатических и управляемых технологических факторов, с учётом конструктивных, являющихся неизменными, используя метод динамического программирования, определить энергетическую эффективность работы анаэробного фильтра.

С КПИ - (Эт / Эсг) * 100% эт — Эб2 " (Зтр + Эпод + Эдозм ) J Э6 =f(B, Д„Тс,Др) ,(13)

] эп0д = f (Сет, Д„ Т„ Др, Т„ о„ 5„, Х„) Э-гр f (h{9 IhM, Ver, Мпнж, Мтпж) ^возм = f(B, Д3, Ар , Ди , h™)

где В- влажность стоков, %, Д, - доза загрузки стоков в АФ, %, Тс - температура среды сбраживания. К, Др - гидродинамическое возмущение внутри реактора АФ, кПа, сс, - тето-ймкость стоков, Дж/кг*К, Т, - температура воздуха, К, и„ - скорость движения воздушных масс, м/с, SCT — толщина теплоизоляционного слоя, м; >.С| - теплотехнические свойства теплоизоляционного слоя Ли - изменение скорости в реакторе АФ,м/с, hrik - высота газожидкостного трубопровода, м; h/ - потери удельной энергии (потери напора) по длине, м, Sh„ - сумма местных потерь удельной энергии, м, Ucr - скорость движения стоков, м/с. М ,1Н/1 - массовый расход жидкой фракции после первой ступени разделения, кг/с. МТ1Н, - массовый расход жидкой фракции после второй ступени разделения, ki/c

В третьей главе приведена методика проведения экспериментальных исследований. Целью экспериментальных исследований являлось подтверждение проведенных ранее теоретических исследований величины гидродинамического возмущения в анаэробном фильтре и влияния его на выход биогаза при сбраживании свиного навоза.

Исследования велись в три основных этапа: 1- исследования на опытной демонстрационной установке; 2 - исследования на лабораторной экспериментальной установке; 3- математическая обработка результатов экспериментальных исследований.

На первом этапе исследовали гидродинамическое возмущение на опытной демонстрационной установке и было определено влияние основных конструктивных и технологических факторов анаэробного фильтра на его величину и интенсивность.

Исходя из анализа, основными параметрами гидродинамической характеристики анаэробного фильтра приняты: У1оп = Ар - изменение давления в анаэробном фильтре, способствующее созданию возмущающего воздействия внутри реактора, кПа; У2оп = т - продолжительность цикла возмущения в анаэробном фильтре, которая позволяет отследить интенсивность возмущений, сек; У3оп = А Ь - колебание уровня свободной поверхности жидкости в анаэробном фильтре, являющееся дополнительным параметром позволяющим определить возмущающее воздействие, мм.

В результате проведённого ранжирования факторов, при проведении исследований возмущений принято варьирование следующими факторами: Х,оп = 0 Л? ж - соотношение подач газа и жидкости; Х2о„ = (1гж/Ор - соотношение диаметров газожидкостного трубопровода и реактора анаэробного фильтра; Х3оп = И г ж - высота газожидкостного трубопровода, мм; Х-^,,, = Wкoл - газовый объем, л.

Исследования проводили на двух уровнях варьирования: максимальном (+1) и минимальном (-1). С целью полного исследования приняли полный факторный эксперимент (24), с проведением 16 опытов. Опытная демонстрационная установка позволяла проводить визуальное и приборное наблюдение колебания уровня жидкости и изменение давления в реакторе анаэробного фильтра, с имитацией подачи субстрата и выделения биогаза.

На лабораторной экспериментальной установке проводилось анаэробное сбраживание жидкого свиного навоза с различной величиной гидродинамического возмущения и дозой загрузки субстрата.

Исходя из энергетического анализа работы анаэробного фильтра, приняли следующие оценочные показатели: суточный выход биогаза из анаэробного фильтра - 0|> м3/сут; выход биогаза с единицы рабочего объема реактора - <32, м3/м3 РО; выход биогаза с единицы загружаемого абсолютно сухого органического вещества - (}з, м3/кг АСОВ; степень разложения органического вещества - С, %.

На основе теоретических исследований и проведенного демонстрационного эксперимента приняты два фактора, оказывающие наибольшее влияние на работу анаэробных фильтров: гидродинамическое возмущение в реакторе анаэробного фильтра (Х[лаб), (управление этой величиной производили путем изменения высоты газожидкостного трубопровода -Ьг ж от 0,4 до 0,6м); и доза загрузки субстрата в анаэробный фильтр (Х21аб), (количество загружаемой органической массы, приходящееся на единицу рабочего объема реактора - Д„ от 50 до 200%).

Сбраживание жидкого свиного навоза проводилось в проточном режиме при мезофильной температуре сбраживания (Тс=35±0,5°С). Для полной и качественной оценки влияния выбранных факторов на работу анаэробных фильт-

ров, варьировали ими на трех уровнях: минимальном, нулевом и максимальном Ы;0;+1).

Лабораторная экспериментальная установка (рис. 4) состояла из 9 анаэробных фильтров, работающих автономно, с общим подводом субстрата. Каждый анаэробный фильтр соответствовал одному опыту. Главным условием протекания процесса сбраживания является поддерживание постоянной температуры, что обеспечивалось специально изготовленным шкафом-термостатом с циркуляцией подогретого воздуха.

Рис. 4. Принципиальная схема лабораторной установки анаэробного фильтра 1 - шестеренный насос; 2 загрузочная труба; 3 - реактор анаэробного фильтра, 4 -иммобилиззтор, 5 - газожидкостный трубопровод, 6 - накопительная ёмкость, 7 - разделитель фаз, 8 - газовый счетчик, 9 - мокрый газгольдер, 10 - газовая горелка; 11 - промежуточный мерный сосуд, 12 - емкость для сбора обработанных стоков

В качестве лабораторных реакторов применяли стеклянные трубы внутренним диаметром 35 мм, закрепленные вертикально внутри шкафа-термостата. Длина трубы обеспечивала равномерное прогревание подаваемого субстрата Внутри рабочего объема реактора равномерно располагали иммобилизатор для анаэробных микроорганизмов, представляющий собой капроновый ёрш диаметром 40мм. Рабочий объем реактора анаэробного фильтра составлял 2л. Удельная поверхность иммобилизатора в реакторе составляла 1026м2/м3. Коэффициент использования рабочего объема реактора составлял 0,88.

Первоначально получали закваску с сообществом мезофильных анаэробных микроорганизмов. Для этого применяли метантенк объёмом 18 литров и нативный навоз КРС, как наиболее обогащенный анаэробными микроорганизмами. Пуск анаэробных фильтров проводили на закваске влажностью 98%. По истечении двух недель на иммобилизаторах анаэробных фильтров наблюдалось нарастание биологической пленки равномерно по всей длине реакторов. После

полного формирования биопленки на иммобилизаторах, загрузку производили жидким свиным навозом влажностью 98%. В каждый анаэробный фильтр подавалось заданное количество субстрата.

Адаптация анаэробных микроорганизмов к свиному навозу и стабильное выделение биогаза наблюдалось с третьей недели. Разделение на биогаз и обработанный субстрат в разделителе проходило удовлетворительно.

Для контроля дозы загрузки анаэробных фильтров, а также оценки степени разложения органического вещества отвод обработанного свиного навоза проводился в промежуточные мерные емкости. Для оценки параметров, характеризующих эффективность переработки свиного навоза в анаэробных фильтрах, проводился учет выделившегося биогаза. Показания фиксировались с момента наступления устойчивого режима до окончания опыта с периодичностью раз в трое суток. Для проверки достоверности результатов и уменьшения влияния неучтенных факторов производилось 30 фиксированных замеров. Результаты заносились в журнал наблюдений, и проводился расчет среднесуточного выхода биогаза индивидуально с каждого анаэробного фильтра. При проведении поисковых опытов первоначально определяли качественный состав биогаза, при разных опытах он сохранялся постоянным (60% СН4). После проведения операций учета выделившийся биогаз сжигался.

На третьем этапе была проведена математическая обработка результатов экспериментальных исследований с применением ЭВМ и типовых программ, получены математические модели параметров гидродинамического возмущения и энергетических параметров анаэробного фильтра, проведен их анализ.

В четвертой главе проведен анализ результатов экспериментальных исследований.

По опытным данным установлены графические зависимости изменения давления, колебания уровня жидкости и потерь напора в модели анаэробного фильтра (рис. 5). Характер протекания процесса возмущения в анаэробном фильтре сохранялся при разной продолжительности цикла. Минимальная продолжительность цикла составляла 350 секунд, при этом давление в газовом объёме фильтра возрастало от минимального значения 1,418 кПа до максимального 4,52 кПа. Уровень жидкости в фильтре изменялся относительно нулевой отметки до 22,7 мм. Нулевая отметка соответствовала уровню свободной поверхности жидкости в крайнем нижнем положении. Вследствие действия сил поверхностного натяжения жидкости свободная поверхность опускалась относительно уреза газожидкостного трубопровода на 5,4 мм. Изменение давления в фильтре происходило в три этапа. На первом этапе в течение 259 секунд давление интенсивно возрастало до 4,768 кПа, это соответствовало поднятию уровня жидкости до 22,7 мм и началу истечения жидкости через газожидкостный трубопровод. На втором этапе характер повышения давления изменялся на более пологий и на 346 секунде оно достигало максимального значения 4,952 кПа. Понижение уровня жидкости происходило с момента истечения жидкости через газожидкостный трубопровод в течение 86 секунд и имело более резкий характер, чем при поднятии. В течение первого и второго этапа газожидкостный трубопровод работал в гидравлическом двухфазном режиме (т,= 346 секунд).

о о о о

00 — Tf

— — CS CS

ООО

о о

С") О СП

Время, сек

Рис. 5. Динамика возмущения в модели анаэробного фильтра (Ркоть Ahl, - давление в газовом объёме, колебание уровня жидкости и потери напора)

На третьем этапе происходило резкое снижение давления (т2 = 4 секунды) до минимального значения 1,418 кГТа, уровень жидкости в фильтре находился на нулевой отметке. На этом этапе газожидкостный трубопровод работал в режиме газопровода. Далее цикл повторялся. Так как подача жидкости в фильтр происходила непрерывно, а резкое снижение давления интенсифицировало выделение газа из рабочего объема и изменение плотности жидкости, поднятие уровня свободной поверхности в начале цикла происходило резко до момента захлопывания газожидкостного трубопровода.

Потери напора при истечении жидкости достигали 4,7 мм и с началом транспортировки через трубопровод газа понижались до минимума.

Максимальная продолжительность цикла составила 1130 секунд. Возрастание давления и подъём уровня жидкости на первом этапе продолжались 833 секунды и достигали 5,92 кПа и 52,1 мм. Второй этап длился 291 секунду, и давление достигало максимального значения 6,396 кПа. Третий этап длился 6 секунд, и давление снижалось до минимального 1,344 кПа. Потери напора достигали 6,6 мм.

В результате обработки данных опытной демонстрационной установки на ЭВМ методом множественной регрессии в программе STATISTICA 6.0, получены математические уравнения оценочных показателей и параметров гидродинамической характеристики.

Изменения давления:

Д Р = - 0,068 - 1,410**^- + 0,008 hrx +0,063 Vr; (14)

Продолжительности цикла возмущения:

I „ = -637,296+ 41,393 + 262.026+ 1,0934 Игж ^ 172,21 Уг;(15)

ор

Колебания уровня жидкости:

Д Ь = - 2,283 - 8,985 ^ + 0,037 КА + 10,066 Уг. (16) "ж

где Ог - подача газа, м'/с. О* - подача жидкости м7с. - диаметр газожидкостного трубопровода, м; Ор - диаметр реактора, м. Ьгж - высота газожидкостного трубопровода, мм, V, - газовый объем, л

Проверку адекватности регрессионных моделей осуществляли по критерию Фишера при 5 %-ном уровне значимости. По полученным моделям были построены поверхности для различных сочетаний двух факторов.

В результате анализа полученных регрессионных моделей установлено, что на величину гидродинамического возмущения в анаэробном фильтре наибольшее влияние оказывает высота газожидкостного трубопровода. В исследованиях на лабораторной экспериментальной установке высоту газожидкостного трубопровода изменяли от 0,4м до 0,6м. Значения остальных конструктивных факторов принимали постоянными. Соотношение диаметра газожидкостного трубопровода к диаметру реактора 0,143. Газовый объем оказывает влияние на длительность цикла возмущения, поэтому для интенсификации процесса оптимальное значение 20% от рабочего объема.

Суточный выход биогаза показан на примере анаэробного фильтра №3, рис.6. Размер выборки составил 30 замеров, проведенных в течение трех месяцев. Выход биогаза колебался от 0,033 м3/сутки до 0,052 м3/сутки, средний составил 0,0437 м3/сутки. Колебание можно объяснить влиянием неучтенных

Количество замеров Рис. 6. Суточный выход биогаза из анаэробного фильтра №3

факторов (ошибки во влажности, дозе загрузки, изменения химического состава, колебания температуры). В результате дисперсионного анализа опытных данных подтверждается однородность дисперсий по критерию Бартлета. Для отброса бракованных значений использовали критерий Стьюдента

Выход биогаза из анаэробных фильтров изменялся в пределах от 0,0129 до 0,0527 м3/сутки, табл. 1.

Таблица 1

Результаты опытов на лабораторной экспериментальной установке

Показатели Номер опыта

1 I 2 3 ! 4 5 | 6 | 7 8 9

ХмаС (К*) М 06 ' 05 0,4 06 0,5 0,4 0 6 0,5 0,4

200 200 200 125 125 | 125 \ 50 50 50

Количество стоков л 4 4 4 2,5 2,5 | 25 I 1 1 1

Влажность стоков % 98 98 98 98 98 98 98 98 98

Количество сухого вещества СВ, кг 0,08 0,08 0,08 0,05 0,05 0,05 0,02 0,02 0,02

Зольность СВ, % 9,2 92 9,2 92 9,2 9,2 9,2 9,2 9,2

Количество абсолютно сухого органического вещества АСОВ, кг I 0,0726 0 0726 0,0726 I 0 0454 ч- 1Л о * ю * о о ¡О,0181 0,0181 I______ 0 0181

Выход биогаза, и' 0,0527 0,0473 0 0437 0,0353 0,0325 0 0297 | 0,0152 0,0141 0 0129

Количество обработанных стоков, л 3,947 3,953 3 956 2,465 2,468 2,470 | 0,985 0 986 0,987

Влажность обработанных стоков % 99,3 99,17 99,08 99,40 99,29 99,17 | 99,51 99,40 99,28

Зольность обработанных стоков, % 27,1 22,50 20,27 31,29 26,28 22,66 38,33 31,18 25,91

Количество АСВ обработанных стоков, кг 0,0273 0,0327 0,0363 0,0147 0 0175 0,0203 0,0048 0,0059 0,0071

Количество АСОВ обработанных стоков, кг 0,0199 0,0253 0,0289 0,0101 0,0129 0 0157 0,0029 0,0040 0,0052

Степень разложения АСОВ, % 72,5 65,15 60,1 77,8 71.7 65,5 83,95 77,9 71,1

Увеличение дозы загрузки до 200% соответствовало максимальному суточному выходу биогаза. Это можно объяснить тем, что на обработку поступает большее количество органического вещества, разлагающегося с получением биогаза. Степень разложения органического вещества с повышением дозы загрузки, наоборот, понижалась и максимальное значение 83,95%, было получено при дозе в 50%. Это соответствует пребыванию органического вещества в реакторе анаэробного фильтра в течение 2 суток, что позволяет значительно увеличить глубину его разложения. Высота газожидкостного трубопровода, определяющая гидродинамическое возмущение в анаэробном фильтре, оказала положительный эффект. Повышение высоты трубопровода от 0,4 до 0,6м позволило увеличить выход биогаза до 0,0527м3/сутки и повысить степень разложения ор-

ганического вещества до 83,95%. Максимальный суточный выход биогаза был получен при дозе загрузке 200% и высоте газожидкостного трубопровода 0,6м. Максимальная степень разложения органического вещества получена при дозе загрузки 50% и высоте газожидкостного трубопровода 0,6м.

Для оценки энергетической эффективности работы анаэробных фильтров были определены основные энергетические параметры, табл. 2. Энерговыделение - Эв (Дж/сут м' РОФ), характеризует энергетическую количественную сторону процесса анаэробного сбраживания, т.к. отражает эффективность работы единицы рабочего объема биореактора. Энергоотдача - Э„ (Дж/сут кгАСОВ), характеризует качественную энергетическую сторону процесса анаэробного сбраживания. Это связано с тем, что она выражает степень конверсии энергии органического вещества в энергию биогаза. Критерием оценки работы анаэробного фильтра (параметром оптимизации) является коэффициент полезного использования энергии, КПИ (%).

Э„ = 39,15+ 11,7 Игж + 1,17Дз +2,34 Ьгж Д,; (17) Эот = 10864,75 + 13120 Ьгж-16Д3; (18) КПИ = 25,04 + 53,131 11гж - 0,0646Д,. (19) где Ьг ж - высота газожидкостного трубопровода, м, Д; - доза загрузки свиного навоза, %

Таблица 2

Энергетические параметры экспериментальных анаэробных фильтров

Показатели Номер фильтра

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Количество полученной энер1ии, кДж 1133,05 I 1016,95 939,55 758,95 698 75 638,55 326,8 «> (О о со 277 35

Энергия потребления, кДж 320 320 320 200 200 200 80 80 80

Количество товарной энергии, кДж 813,05 696,95 I 619,55 558,95 498,75 438,55 со а> ЧГ сч 223,15 I 197,35

Коэффициент товарности биогаза, % 71,76 68 53 65,94 73,65 71 38 68,68 75,52 73,61 71,16

Энерговыделение (Э„), Дж/сут м3 РОФ 566,1 г^ со о т со О)" <о ■ч- 379,7 349,9 319,7 О) п <о 152.1 138,8

Энергоотдача (Эог), Дж/сут кгАСОВ 15587,5 14007,2 12921,5 16727 15415,5 | I 14082,5 18049,2 16748,5 15286,5

КПИ энергии, % 44,2 37,9 33,6 I 48,7 ] 43,5 I 38,2 53.В 48,7 | 43,0

Анализ энергетических параметров анаэробных фильтров показал, что коэффициент полезного использования энергии позволяет оценить увеличение интенсивности процесса анаэробного сбраживания. Максимальному значению КПИ, 53,89% соответствует малая доза загрузки 50% и максимальная высота газожидкостного трубопровода 0,6м. Следовательно, при данных условиях отношение товарной энергии к потенциалу энергии, заключенной в исходном свином навозе, будет максимальным.

В результате анализа энергетических параметров анаэробных фильтров разработана схема технологической линии переработки свиного навоза, основанная на глубокой анаэробной переработке жидкого свиного навоза. Особенностью технологической линии является раздельная обработка жидкой и твердой фаз свиного навоза в специализированных установках анаэробного сбраживания (рис. 7).

Технология включает в себя ряд последовательных и параллельных операций и её можно охарактеризовать, как природоохранную ресурсосберегающую. С точки зрения получения энергии, эта технология экологически чистая, так как является упорядоченным естественным продолжением биоконверсии органического вещества в природе. Представленная технология позволяет по-

1119

- — биогаз

Рис 7 Схема технологической линии переработки свиного навоза

1 - свиноферма, 2 - резервуар сбора навозных стоков 3 - фекальный насос 4 - устройство разделение навоза на фракции 1 ступени, 5 - резервуар-предсбраживатель метантенка 6 - фекальный насос, 7 - метантенк, 8 - устройство разделение навоза на фракции 2 ступени 9 - резерву-ар-предсбраживатель анаэробного фильтра, 10 - фекальный насос 11 - анаэробный фильтр 12 -резервуар технически чистой воды, 13 - газгольдер биогаза, 14 - парогазовая электростанция 15 -насос, 16 - санитарное навозохранилище,

лучить энергию в виде биогаза, ценное органическое удобрение (обеззараженное, девитализированное и дезодорированное) и технически чистую воду.

На основании рассмотренного материального баланса ресурсосберегающей технологии составлен алгоритм и программа на языке программирования QBAS1K для расчета технологической линии переработки свиного навоза. Для свиноводческого предприятия с годовой программой 4000 свиней: выход биогаза составил 461725 м3/год, что позволит дополнительно получить 9927,1*10'5 Дж энергии или 338,8 т.у. топлива; органического удобрения влажностью 70% - 1289,5 тонн; технически чистой воды - 12648,345 м3 со степенью очистки по ХГТК, 99,42%. Рабочий объем анаэробного фильтра составил 93,1 м1, метантен-ка-310,5 м3

В пятой главе приведены расчеты экономической эффективности от внедрения ресурсосберегающей технологии переработки свиного навоза с применением анаэробного фильтра для КФХ «Протасовское» Усть-Кутского района Иркутской области с годовой программой 4000 свиней, которая составила 162,4 тыс.руб/год. Экономическая эффективность складывалась из энергетического, агробиохимического, экологического и социальных положительных эффектов.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Переработка свиного навоза должна обеспечивать сохранение содержащегося в нем энергетического и удобрительного потенциалов, что возможно путем анаэробного сбраживания. Переработка жидкой фракции свиного навоза рациональна в анаэробных фильтрах с иммобилизированными на твердых носителях микроорганизмами.

2. Улучшение условий питания микроорганизмов и отвода продуктов их метаболизма позволяет интенсифицировать процесс анаэробного сбраживания. Это достигается созданием гидродинамического возмущения в сбраживаемом субстрате за счет изменения давления.

3. Полученная гидравлическая модель (1-10) позволяет определить величину гидродинамического возмущения в реакторе анаэробного фильтра, в зависимости от технологических и конструктивных факторов. Определение энергетической эффективности работы анаэробного фильтра в зависимости от складывающихся климатических, технологических и конструктивных факторов, возможно с помощью разработанной энергетической модели (13).

4. На изменение давления в реакторе анаэробного фильтра наибольшее влияние оказывает высота газожидкостного трубопровода, коэффициент регрессии равен 0,703. Конструктивные параметры анаэробного фильтра: соотношение диаметра газожидкостного трубопровода и реактора 0,143, газовый объем 20% от рабочего, высота газожидкостного трубопровода 0,65м обеспечивают наиболее интенсивное возмущение в реакторе с изменением давления от 1,157 до 6,413кПа, колебанием уровня 19мм и периодичностью 508 секунд.

5. Гидродинамическое возмущение в анаэробном фильтре увеличивает скорость разложения органического вещества, интенсивность выхода биогаза и повышает коэффициент полезного использования энергии. Получены матема-

тические модели основных энергетических параметров анаэробного фильтра при различной величине гидродинамического возмущения. Максимальному значению коэффициента полезного использования энергии 53,89% при переработке свиного навоза на лабораторной экспериментальной установке соответствует малая доза загрузки субстрата (50%) и максимальная высота газожидкостного трубопровода (0,6м).

6. Разработана технологическая схема переработки свиного навоза, позволяющая существенно уменьшить затраты природных ресурсов. Предложенная методика расчета материального баланса технологической линии переработки свиного навоза и составленная на её основе программа позволяют определить выход биогаза, органического удобрения, технически чистой воды и основные конструктивные параметры оборудования.

7. Экономический эффект от внедрения ресурсосберегающей технологии переработки свиного навоза, с применениям анаэробного фильтра, для КФХ «Протасовское» Усть-Кутского района Иркутской области с годовой программой 4000 свиней составил 162,4 тыс.руб/год.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Евтеев В.К., Просвирнин В.Ю., Ильин С.Н., Аксенова И.В. Экспериментальное исследование величины возмущающего воздействия в анаэробном фильтре // Эксплуатация, восстановление и ремонт с.-х техники в условиях Восточной Сибири: Сборник научных трудов. Иркутск: ИрГСХА, 1999.- С.149-154.

2. Евтеев В.К., Просвирнин В.Ю., Ильин С.Н. Применение псевдоожижения при иммобилизации в анаэробном фильтре // Достижения аграрной науки производству. Тезисы докладов конференции, посвященной 65-летию ИрГСХА. -Иркутск: ИрГСХА, 1999.-С.60-61.

3. Евтеев В.К., Просвирнин В.Ю., Ильин С.Н. Моделирование возмущающих воздействий в анаэробном фильтре по результатам теоретических и экспериментальных исследований // Достижения аграрной науки производству. Тезисы докладов конференции, посвященной 65-летию ИрГСХА. - Иркутск: ИрГСХА, 1999,- С.72-73.

4. Евтеев В.К., Просвирнин В Ю., Аксенова И.В., Ильин С.Н. Интенсификация переработки свиноводческих стоков в анаэробном фильтре // Тезисы докладов конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов. Ч 3: Механизации, электрификации с.-х. производства. - 29 февраля - 3 марта 2000г. Иркутск: ИрГСХА, 2000.- С. 17.

5. Евтеев В.К., Ильин С.Н. Технология утилизации свиноводческих отходов в биоэнергетических установках метановым сбраживанием // Тезисы докладов конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов. Ч 3: Механизации, электрификации с.-х. производства. - 29 февраля - 3 марта 2000г. Иркутск: ИрГСХА, 2000,- С. 18.

6. Просвирнин В.Ю., Евтеев В.К., Аксенова И.В., Ильин С.Н. Термодинамические закономерности образования газовой фазы в анаэробном фильтре Н Тезисы докладов конференции профессорско-преподавательского состава и аспи-

рантов. Ч 3: Механизации, электрификации с.-х. производства. - 29 февраля - 3 марта 2000г. Иркутск: ИрГСХА, 2000,- С.37.

7. Ильин С.Н., Болохин P.A. Планирование исследований на экспериментальной установке // Тезисы докладов научной студенческой конференции. - 17-21 апреля 2000 г. Иркутск: ИрГСХА, 2000.- С.20.

8. Ильин С.Н., Алексеев A.B. Обоснование коэффициента использования анаэробного фильтра // Сборник статей по материалам научной студенческой конференции. - 12-16марта 2001г. Иркутск: ИрГСХА, 2001.- С.53-54.

9. Ильин С.Н., Евтеев В.К. Энергетическая эффективность работы анаэробного фильтра. // Актуальные проблемы механизации сельского хозяйства. Юбилейный сборник научных трудов региональной научно-практической конференции. - Иркутск: ИрГСХА, 2002. С.169-175.

10. Ильин С.Н., Евтеев В.К. Гидравлическая модель анаэробного фильтра с возмущением давлением. !! Механизация сельскохозяйственного производства в условиях Восточной Сибири. Сборник научных трудов к 70-летию ИрГСХА.-Иркутск: ИрГСХА, 2004- С. 96-105.

11. Евтеев В.К., Аксенова И.В., Ильин С.Н. Движущие силы в аппаратах анаэробного сбраживания // Прогрессивная технология восстановления изношенных деталей машин гальваническим покрытием. Перспективные технологии и средства технического обслуживания машин. Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения Ре-вякина Василия Петровича. - Иркутск: ИрГСХА, 2005.- С. 132-136.

»24492

РНБ Русский фонд

2006-4 27876

Подписано в печать 23.11.2005 г. Формат 60x84 1/16. Усл.п.л. 1,39, уч.-изд.л.0,9. Тираж 100 экз. Заказ № 235.

Издательство ВСГТУ. 670013. г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40, в.

О ВСГТУ, 2005 г.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1.СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Выход и свойства свиного навоза

1.2. Методы и способы переработки свиного навоза.

1.3. Технологии анаэробной переработки свиного навоза.

1.4. Методы интенсификации анаэробного сбраживания.

1.5. Цель и задачи исследований при переработке свиного навоза методом анаэробного сбраживания

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Движущие силы в пограничном слое анаэробного фильтра.

2.2. Гидравлическая модель анаэробного фильтра с возмущением за счет изменения давления.

2.3. Энергетическая эффективность работы анаэробного фильтра.

ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1. Общая методика проведения экспериментальных исследований.

3.2. Планирование эксперимента и методика исследования на опытной демонстрационной установке.

3.3. Планирование и методика исследований на лабораторной экспериментальной установке.

3.4. Методика определения влажности и зольности.

3.5. Математическая обработка результатов экспериментальных исследований.

ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ.

4.1. Величина гидродинамического возмущения в анаэробном фильтре в зависимости от технологических и конструктивных факторов.

4.2. Влияние гидродинамического возмущения в анаэробном фильтре на выход биогаза.

4.3. Предлагаемая ресурсосберегающая технология и методика расчета материального баланса технологической линии переработки свиного навоза.

ГЛАВА 5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

ПЕРЕРАБОТКИ СВИНОГО НАВОЗА С ПРИМЕНЕНИЕМ АНАЭРОБНОГО ФИЛЬТРА.

Проблема утилизации отходов промышленного животноводства актуальна в связи с высокой концентрацией животных на ограниченной площади. Свиноводческие предприятия, потребляя известные традиционные энергоносители, обладают достаточно большим неиспользуемым энергетическим потенциалом, которым является свиной навоз. Свиной навоз является одним из традиционных видов органического удобрения, так как имеет в своем составе высокое содержание питательных и гумусообразующих веществ, в которых нуждаются сельскохозяйственные растения. В то же время экскременты свиней могут являться весьма агрессивным источником загрязнения окружающей среды. Недостаточно отработанные технологии переработки свиного навоза вызывают экономические, экологические и социальные издержки, затрудняющие функционирование свиноферм. При этом необходимо учитывать, что энергия, заключенная в кормах, потребляемых животными, не полностью используется их организмом. Значительная часть ее выделяется вместе с навозом, что обуславливает его энергетическую ценность. Таким образом, технология переработки свиного навоза должна надежно обеззараживать его, обеспечивать длительное хранение и максимальное сохранение в нем питательных веществ, минимизировать количество газообразных, жидких или твердых отходов, которые могут загрязнять окружающую среду, соответствовать конкретным климатическим и производственным условиям и обеспечивать получение дополнительного источника энергии, т.е. биогаза.

Использование гидравлических систем удаления навоза на свиноводческих предприятиях наиболее эффективно. В этом случае достигается чистота места обитания животных и улучшение микроклимата в помещении. Однако при этом получаем свиной навоз высокой влажности ( 93 - 99 % ), что предопределяет сложность, высокую энергоемкость и большую стоимость его переработки.

Перспективным направлением, является предлагаемая ресурсосберегающая технология переработки свиного навоза в биоэнергетических установках, способом анаэробного сбраживания. Технология основана на раздельной обработке органического вещества твердой и жидкой фракции свиного навоза. Для обработки жидкой фракции свиного навоза разработана оригинальная конструкция анаэробного фильтра с принципиально новым возмущающим воздействием, интенсифицирующим метаболизм микроорганизмов. Предложенная технология позволяет произвести более глубокое разложение органического вещества, уменьшить объемы сооружений, увеличить выход биогаза, получить высококачественное органическое удобрение и технически чистую воду. При этом решаются вопросы энерго- и ресурсосбережения, охраны окружающей среды.

Работа выполнялась в соответствии с планом НИР Иркутской государственной сельскохозяйственной академии «Разработка энергосберегающих технологий и средств механизации сельскохозяйственных процессов», (пятилетние планы НИР на 1996-2000г.г. утвержденный ученым советом ИрГСХА от 22.01.1996г. и 2001-2005 г.г., от 26.01.2001) и региональной программой «Энергообеспечение северных территорий Иркутской области на базе энергоисточников, использующих возобновляемые природные ресурсы» для ряда изолированных потребителей Братского и Усть-Кутского районов (постановление Правительства РФ № 1093 от 28 августа 1997г. о программе «Энергообеспечение районов Крайнего Севера и приравненных к ним территорий, а также мест проживания коренных малочисленных народов Севера, Сибири и Дальнего Востока за счет использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии и местных видов топлива» и распоряжение Главы администрации Иркутской области № 314-рг от 13.08.99г.).

Целью работы являлось - обоснование и разработка ресурсосберегающей технологии переработки свиного навоза с применением анаэробного фильтра.

На основе поставленной цели сформулированы следующие задачи исследований:

1. Разработать анаэробный фильтр с гидродинамическим возмущением за счет изменения давления. Получить гидравлическую и энергетическую модели для определения величины гидродинамического возмущения и энергетической эффективности работы анаэробного фильтра;

2. Исследовать влияние гидродинамического возмущения в анаэробном фильтре на выход биогаза. Получить математические модели основных энергетических параметров анаэробного фильтра;

3. Разработать технологическую схему и методику расчета материального баланса линии переработки свиного навоза с получением биогаза, органического удобрения и технически чистой воды;

4. Обосновать экономическую эффективность анаэробной переработки свиного навоза с применением анаэробного фильтра.

Объектом исследования являлась технология анаэробного сбраживания жидкой фракции свиного навоза в анаэробном фильтре.

Предмет исследования - гидродинамическое возмущение в анаэробном фильтре за счет изменения давления.

Научная новизна работы:

- Анаэробный фильтр, для переработки жидкой фракции свиного навоза, с гидродинамическим возмущением за счет изменения давления.

- Гидравлическая модель для определения величины гидродинамического возмущения в анаэробном фильтре.

- Энергетическая модель для определения энергетической эффективности работы анаэробного фильтра.

- Математические модели основных энергетических параметров анаэробного фильтра.

- Технологическая схема переработки свиного навоза с получением биогаза, органического удобрения и технически чистой воды.

Практическая ценность. Программа на ЭВМ для расчета материального баланса технологической линии переработки свиного навоза. Разработаны рекомендации по выбору основных конструктивных параметров анаэробного фильтра для переработки жидкой фракции свиного навоза. Обоснована ресурсосберегающая технология переработки свиного навоза с использованием анаэробного фильтра.

Апробация. Основные положения диссертационной работы доложены на: конференции посвященной 65-летию ИрГСХА «Достижения аграрной науки производству» в 1999 году в Иркутской ГСХА; конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов Иркутской ГСХА, 29 февраля по 3 марта 2000 г; региональной научно-практической конференции «Актуальные проблемы АПК», 26 февраля по 2 марта 2001 г. в Иркутской ГСХА; региональной научно-практической конференции «Актуальные проблемы механизации сельского хозяйства», 2002 г в Иркутской ГСХА; в Бурятской ГСХА, 16 июня 2004 г; на международной научно-практической конференции «100 лет со дня рождения Ревякина Василия Петровича» 2005 г в Иркутской ГСХА; в ВСГТУ, г. Улан-Удэ 26 октября 2005 г. Получен диплом лауреата премии губернатора Иркутской области по науке и технике за разработку технологии утилизации навоза и животноводческих стоков с получением биогаза, удобрения и технически чистой воды, 8 февраля 2001г.

Публикация. По теме диссертации опубликованы 11 печатных работ общим объемом 2,5 печатных листов.

Внедрение. Результаты научной разработки и лабораторная установка анаэробного фильтра, используются в учебном процессе на кафедре МСХП для проведения лекционных, лабораторных и практических занятий со студентами специальностей: 311300 «Механизация с.-х.», 311900 «ТО и ремонта машин», 030500 «Профобучение», 311400 «Электрификация и автоматизация с.-х.», 310700 «Зоотехния», по дисциплинам «Механизация технологических процессов в животноводстве» и «Энергосбережение и возобновляемые источники энергии в сельском хозяйстве». Компьютерная программа расчета материального баланса технологической линии переработки свиного навоза используется при курсовом и дипломном проектировании студентами 4 и 5 курса факультета механизации. Рекомендации к внедрению в производство приняты Главным Управлением сельского хозяйства Иркутской области. Результаты исследования использованы в разработке региональной программы «Энергообеспечение северных территорий Иркутской области на базе энергоисточников, использующих возобновляемые природные ресурсы» для ряда изолированных потребителей Братского и Усть-Кутского районов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы и приложений. Она изложена на 171 странице, включает 15 таблиц, 37 рисунков, 11 приложений. Список литературы включает 121 наименование, из них 5 на иностранных языках.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Переработка свиного навоза должна обеспечивать сохранение содержащегося в нем энергетического и удобрительного потенциалов, что возможно путем анаэробного сбраживания. Переработка жидкой фракции свиного навоза рациональна в анаэробных фильтрах с иммобилизированными на твердых носителях микроорганизмами.

2. Улучшение условий питания микроорганизмов и отвода продуктов их метаболизма позволяет интенсифицировать процесс анаэробного сбраживания. Это достигается созданием гидродинамического возмущения в сбраживаемом субстрате за счет изменения давления.

3. Полученная гидравлическая модель позволяет определить величину гидродинамического возмущения в реакторе анаэробного фильтра, в зависимости от технологических и конструктивных факторов. Определение энергетической эффективности работы анаэробного фильтра в зависимости от складывающихся климатических, технологических и конструктивных факторов возможно с помощью разработанной энергетической модели.

4. На изменение давления в реакторе анаэробного фильтра наибольшее влияние оказывает высота газожидкостного трубопровода, коэффициент регрессии равен 0,703. Конструктивные параметры анаэробного фильтра: соотношение диаметра газожидкостного трубопровода и реактора 0,143, газовый объем 20% от рабочего, высота газожидкостного трубопровода 0,65м - обеспечивают наиболее интенсивное возмущение в реакторе с изменением давления от 1,157 до 6,413кПа, колебанием уровня 19мм и периодичностью 508 секунд.

5. Гидродинамическое возмущение в анаэробном фильтре увеличивает скорость разложения органического вещества, интенсивность выхода биогаза и повышает коэффициент полезного использования энергии. Получены математические модели основных энергетических параметров анаэробного фильтра при различной величине гидродинамического возмущения. Максимальному значению коэффициента полезного использования энергии 53,89% при переработке свиного навоза на лабораторной экспериментальной установке соответствует малая доза загрузки субстрата (50%) и максимальная высота газожидкостного трубопровода (0,6м).

6. Разработана технологическая схема переработки свиного навоза, позволяющая существенно уменьшить затраты природных ресурсов. Предложенная методика расчета материального баланса технологической линии переработки свиного навоза и составленная на её основе программа позволяют определить выход биогаза, органического удобрения, технически чистой воды и основные конструктивные параметры оборудования.

7. Экономический эффект от внедрения ресурсосберегающей технологии переработки свиного навоза, с применениям анаэробного фильтра, для КФХ «Протасовское» Усть-Кутского района Иркутской области с годовой программой 4000 свиней составил 162,4 тыс.руб/год.

126

1. Андреев В.А., Новиков М.Н., Лунин С.М. Использование навоза свиней на удобрение.-М.: Росагропромиздат, 1990.-94 с. ил.

2. Алёшкин В.Р., Рощин П.М. Механизация животноводства. 2-е издание переработанное и дополненное. М.: Колос, 1993 - 319 с.

3. Анаэробная биологическая обработка сточных вод / Тезисы докладов участников республиканской научно-технической конференции 15-17 ноября 1988г./ Кишинев, 1988г.

4. Афанасьев Д.Е. Энергосбережение в сельском хозяйстве Якутии. Якутск: МГП «Полиграфист», 1995.-221 с.

5. Андрюхин Т.Я., Буренков B.C. Опыт анаэробного сбраживания птичьего помета при различных температурных режимах / Тезисы докладов совещания «Биогаз-87». Рига, 1987.

6. Бесподстилочный навоз и его использование для удобрения. Предисловие и перевод с нем. П.Д. Семенова.-М.: Колос, 1978, 271 с.

7. Баадер В., Доне Е., Брайндерфер М. Биогаз: теория и практика. (Пер. с нем. и предисловие М.И.Серебрякого). М. Колос, 1982. 148 с.

8. Баротфи И., Рафаи П. Энергосберегающие технологии и агрегаты на животноводческих фермах. / Пер. с венг. Э. Шандора, А.И. Золепухина. М.: Агропромиздат, 1988. - 288 с.

9. Бакулов И.А. Обеззараживание навозных стоков в условиях промышленного животноводства. М.: Росагропромиздат, 1988. - 126 с.

10. Бацанов И.Н., Лукьяненков И.И. Уборка и утилизация навоза на свиноводческих комплексах. — М.: Россельхозиздат, 1977.

11. Берглунд С. и др. Транспортировка жидкого навоза. Пер. со шведского Слепнёва К.В. Под ред. и с предисл. канд. с.-х. наук И.Ф. Ромашкевича. -М.: Колос, 1968.- 183 с.

12. Биотехнология: Учеб. пособие для вузов. В 8 кн./ Под ред. Н.С.Егорова, В.Д.Самуилова. Кн. 1: Проблемы и перспективы / Н.С.Егоров, А.В.Олескин, В.Д.Самуилов. М.: Наук.думка, 1989. - 152 е., ил.

13. Броунштейн Б.И., Фишбейн Г.А. Гидродинамика, массо и теплообмен в дисперсных системах. - JL: Химия, 1977. - 280 е., ил.

14. Большая Советская Энциклопедия (В 30 томах). 3-е изд. - М.: Сов. энциклопедия. Т.6. — 1971. — С.244.

15. Бекер М.Е. пути интенсификации метанового брожения и основные результаты исследований латвийских микробиологов и биотехнологов. Био-газ-87 / Тезисы докладов совещания по технической биоэнергетике. Рига 1987г. С.21.

16. Ведомственные нормы технологического проектирования свиноводческих предприятий. ВНТП 2-96. Минсельхоз прод России. М., 1998. - 80с.

17. Васильев В. А., Швецов М.М. Применение бес подстилочного навоза для удобрения.-М.: Колос, 1983.-174 е., ил.

18. Васильев В.А., Филлипова Н.В. Справочник по органическим удобрениям.-М.: Россельхозиздат, 1984-254 е., ил.

19. Вознесенский В.А. Статистические методы планирования эксперимента в технико-экономических исследованиях. М.: Финансы и статистика, 1981. - 263с.

20. Варламов Т. П. Механизация удаления и использования навоза. — М.: Колос, 1969.

21. Высоцкая H.A. и др. Радиационная обработка осадков сточных вод. / H.A. Высоцкая, А.Ф. Рекашев, Л.Г. Шевчук. К.: Техника, 1980. - 91 с.

22. Власьевский В.В., Евтеев В.К., Просвирнин В.Ю. Гидродинамические закономерности потока в установке метанового сбраживания / Тезисы докладов совещания «Биогаз-87». — Рига, 1987. С.32.

23. Виестур У.Э., Кузнецов A.M., Савенков В.В. Системы ферментации. Рига: Зинатне, 1986. - 174 с.

24. Виестур У.Э., Шмите H.A., Жилевич A.B. Биотехнология: Биологические аспекты, технология, аппаратура. Рига: Зинатне, 1987. - 263 с.

25. Гюнтер Л.И., Гольдфраб JI.JI. Метантенки. М.: Стройиздат, 1991. - 128с.

26. Гюнтер Л.И., Гольдфраб JI.JI. Основные технологические параметры анаэробного сбраживания осадков сточных вод / Тезисы докладов совещания по технической биоэнергетике «Биогаз-87».- рига, 1987.- С.36.

27. Горский В.Г., Адлер Ю.П. Планирование промышленных экспериментов.-Металлургия, 1974. 264с.

28. Голубовская Э.К. Биологические основы очистки воды. Учебное пособие для студентов строительных специальностей вузов. — М.: Высшая школа, 1978.-268 с.

29. Гребеник В.И., Марченко В.И. Интенсификация процесса метанового брожения птичьего помета/ Тезисы докладов совещания «Биогаз 87». — Рига, 1987.-С.34.

30. Данилович Д.А„ Монгайт Л.И. Выбор технологии и аппаратурного оформления для анаэробной очистки больших расходов высококонцентрированных сточных вод / Тезисы докладов республиканской конференции. — Кишинев, 1988. С.10-16.

31. Девидс В.Э., Гринберг А.П., Лабанс Л.Я. Процесс метаногенеза жидких сельскохозяйственных отходов в реакторе с восходящим потоком / Тезисы докладов республиканской конференции. Кишинев, 1988. - С.36-40.

32. Дрейпер Н., Смит Р. Прикладной регрессионный анализ.-М.: Статистика, 1973.-392 с.

33. Долгов B.C. Гигиена уборки и утилизации навоза. М.: Россельхозиздат, 1984.- 175 с.

34. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта с основами статистической обработки результатов исследований. М.: Агропромиздат, 1983. — 351 с.

35. Докучаев H.A., Стома Л.А., Гогин В.М. Удаление и использование навоза. М.: Россельхозиздат, 1976. - 53 е., ил.

36. Дубровский B.C., Виестур У.Э. Метановое сбраживание сельскохозяйственных отходов. Рига: Зинатне, 1988. - 204 с.

37. Елохин В.Р., Санеев Б.Г. Апроксимация моделей энергетических систем. Планирование и анализ регрессионных экспериментов. Новосибирск: Наука, 1985. - 144с.

38. Евтеев В.К., Кузьмин А.Е., Просвирнин В.Ю. Гидравлика. Часть 1. Жидкость и её физические свойства (Справочно-методическое пособие к выполнению контрольных, расчётно-графических работ, курсовых и дипломных проектов), Иркутск, ИрГСХА, 2000, 58 с.

39. Евтеев В.К., Просвирнин В.Ю. Метантенк. Патент Российской Федерации. № 2095321 от 10 ноября 1997г.

40. Евтеев В.К., Просвирнин В.Ю., Евтеева И.В. Моделирование возмущающего воздействия в анаэробном фильтре // Проблемы экологии при эксплуатации и ремонте с.-х. техники: Сб. научных трудов ИрГСХА, Иркутск, 1997г. С.60-70.

41. Евтеев В.К. Оценка биогаза как топлива // Пути повышения эффективности электротепловых процессов в сельскохозяйственном производстве Восточной Сибири: Сб. науч. трудов. Иркутск: ИСХИ, 1989. - С 36.40.

42. Зацепин С.С., Скляр В.И., Калюжный C.B., Варфоломеев С.Д., Пузанков А.Г. Влияние различных способов предобработки навоза КРС на интенсивность его метанового сбраживания / Тезисы докладов совещания «Био-газ-87». Рига, 1987. - С.47.

43. Жуков А.И., Монгайт И.Л., Родзиллер И.Д. Методы очистки производственных сточных вод (Справочное пособие). Под редакцией А.И. Жукова. -М.: Стройиздат, 1977. 204 с.

44. Иванов В.И, Угодчиков Г.А. Клеточный цикл микроорганизмов и гетерогенность их популяций. — Киев: Наук думка, 1984, 280 с.

45. Иванов Б.И., Виестур У.Э., Швинка Ю.Э., Бабурин JI.A. Метод оценки составляющих энергетического баланса при культивировании микроорганизмов в лабораторных биореакторах // Изв. АН Латв. ССР 1984. - №3. -С.91.95.

46. Коваленко В.П. Механизация обработки бесподстилочного навоза.-М.: Колос, 1984.-159 с. ил.

47. Кудрявцев В.А., Демидович Б.П. «Краткий курс высшей математики» 6-е издание.-М.:Наука, 1986.-576 с.

48. Ковалёв Н.Г. Уборка и утилизация навоза на свиноводческих фермах. (Библиотечка механизатора-животновода) М: Россельхозиздат, 1981 - 63 с.

49. Куликов Н.И. и др. Анаэробный биотенк с волокнистой загрузкой // Тезисы докладов республиканской конференции. Кишинев, 1988. - С.55-59.

50. Ковалев A.A., Марсагишвили Г.П. Анаэробная переработка твердого навоза с рециркуляцией жидкой фракции сброженного осадка / Тезисы докладов республиканской конференции. Кишинев, 1988. - С.30-32.

51. Короткевич В.А. Комплексная механизация в свиноводстве. — М.: Урожай, 1989.- 136 с.

52. Ковалёв Н.Г., Глазков И.К. Проектирование систем утилизации навоза на комплексах. М.: Агропромиздат, 1989. - 160 с.

53. Ковалёв Н.Г., Погробная Н.П., Егоров О.Г. Уборка и утилизация навоза на фермах КРС (Библиотечка механизатора-животновода).- М.: Россельхозиздат. 1981.-48 с.

54. Кораблёв А.Д. Экономия энергоресурсов в сельском хозяйстве. М.: Аг-ропромиздат, 1988. - 208 с.

55. Калюжный C.B., Пузанков А.Е., Варфоломеев С.Д. Биогаз: проблемы и решения. Биотехнология (Итоги науки и техники ВИНИТИ АН СССР). -М.: 1988. т.21.- 180 с.

56. Кигель Е.М. Эксплуатация канализационных очистных сооружений. Киев: Будивельник, 1978. - 144 е., ил.

57. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. — М.:Химия, 1971.-784 с.

58. Кафаров В.В. Основы массопередачи. Изд. 2-е, перераб. и доп. Учебное пособие для вузов. — М.: Высшая школа, 1972. 496 с.

59. Калюга В.В., Мельников C.B., Найденко В.К. Механизация технологических процессов на свиноводческих предприятиях. — М.: Россельхозиздат, 1987.-208 с.

60. Кормановский Л.П., Морозов Н.М., Цой Л.М. Обоснование системы технологий и машин для животноводства. М.: ИК «Родник», ж-л «Аграрная наука», 1999-228 с.

61. Лукьяненков И.И. Перспективные системы утилизации навоза.-М.:Россельхозиздат,1985, 176 с.

62. Лер Р. Переработка и использование сельскохозяйственных отходов / Перевод с анг. В. В. Новикова-М: Колос, 1979.-415 е., ил.

63. Лысенко В.П. Переработка отходов птицеводства. Сергиев Посад: ВНИ-ТИП, 1998- 151 с.

64. Мельников C.B. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов. /C.B. Мельников, В.Р. Алёшкин, П.М Рощин 2-е издание переработанное и дополненное - Л.: Колос, Ленинград, 1980. - 168 с.

65. Методические рекомендации по проектированию систем удаления, обработки, обеззараживания, хранения и утилизации навоза и помёта. М.: Колос.- 1983.

66. Механизация технологических процессов в животноводстве. Учебное пособие. / H.H. Троянов; Всесоюзный сельскохозяйственный институт заочного образования. М.: 1992 - 140 с.

67. Марымов В.Н. Использование промышленных сточных вод для орошения.- М.: Колос, 1982. 72 е., ил.

68. Монгайт Л.И., Данилович Д.А. Совершенствование хемостатной технологии анаэробной очистки высококонцентрированных сточных вод // тезисы докладов республиканской конференции Кишинев, - 1988. - С. 13-16.

69. Механизация удаления, обработки и использования навоза. Сборник трудов, Подольск 1983.

70. Механизация и технология производства продукции животноводства. / В.Г. Коба, Н.В. Брагинец, Д.Н. Мурусидзе, В.Ф. Некрашевич. М.: Колос, 2000- 528 с. Учебное пособие для студентов высших учебных заведений.

71. Мдинарадзе Т.Д. Переработка побочного сырья животного происхождения.- М.: Агропромиздат, 1987. 239 с.

72. Марченко В.И. Фактор интенсификации процесса анаэробного сбраживания помета/ Тезисы докладов республиканской конференции. Кишинев, 1988.-С.

73. Мовсесов Г.Е., Павличенко В.Н. Исследования экологической эффективности БЭУ/ Тезисы докладов республиканской конференции. Кишинев, 1988. - С.67.70.

74. Механизация уборки и утилизации навоза / В.М. Новиков, В.В. Игнатова, Ф.Ф. Костанди и др. М.: Колос, 1982. - 285 е., ил.

75. Налимов В.В. Теория эксперимента. М.: Наука, 1971. - 207 с.

76. Некрасов В.Г. Выбор оптимальной конструкции биогазовых реакторов // Мех. и электр. сель, хоз-ва. 1987. - %11. - С.57.59.

77. Ножевникова А.Н., Елютина Н.Ю., Некрасова В.К. Метаногенная активность микрофлоры полигона ТБО / Тезисы докладов республиканской конференции. Кишинев, 1988. - С. 105.107.

78. Нормы технологического проектирования систем, удаления и подготовки к использованию навоза помета. НТП 17-99. Минсельхоз РФ. М., 2001г. -92с.

79. Общесоюзные нормы технологического проектирования систем, удаления, обработки, обеззараживания, хранения, подготовки и использования навоза. ОНТП 17-86. М., 1986г.

80. Общесоюзные нормы технологического проектирования свиноводческих предприятий. ОНТП 2-85.-М. 1986г.

81. Ожигов В.П. Современное оборудование для удаления и переработки навоза и пути его совершенствования в связи с защитой окружающей среды: Лекция // Новосибир. гос. аграр. ун-т. Новосибирск, 1993.- 51с.

82. Ожигов В.П. Очерки теории инженерно-биологических систем (на примере животноводства). / Новосибирский государственный аграрный университет. Институт механизации сельского хозяйства. Новосибирск.: 1996. -202 с.

83. Письменов B.H. Получение и использование бесподстилочного навоза.-М.: Колос, 1984-159 с.

84. Пузанков А.Г. Обеззараживание стоков животноводческих комплексов / А.Г. Пузанков, Г.А. Мхитарян, И.Д. Гримоев. М.: Агропромиздат,1986. -175 е., ил.

85. Проблемы экологии при эксплуатации и ремонте сельскохозяйственной техники: Сборник научных трудов. Иркутск, ИГСХА, 1997, 133 с.

86. Проектирование производственных процессов животноводства. / А.И. Зав-ражнов и др. М.: Колос, 1994. - 301 с.

87. Пузанков А.Г. Метод биологической обработки сельскохозяйственных отходов // Мех. и эл. Сельского хозяйства. 1987 - №11 - С 56.57.

88. Просвирнин В.Ю. Ресурсосберегающая природоохранная технология утилизации птичьего помета. Автореф. дис. .канд.техн.наук. Иркутск, 1991. - 194 с.

89. Панцхава Е.С. Твердофазная метаногенерация высококонцентрированных отходов сельскохозяйственного производства и городов / Тезисы докладов республиканской конференции. Кишинев, 1988. - С.5.9.

90. Просвирнин В.Ю., Евтеев В.К. К описанию процесса анаэробного сбраживания в динамическом режиме // Механизация и электрификация с.-х. производства Восточной Сибири: Сб. науч. трудов. Иркутск: ИСХИ, 1996. -С.68.76.

91. Рудик В.Ф., Ротару С.П. Анаэробная биоконверсия отходов животноводства / Тезисы докладов республиканской конференции. Кишинев, 1988. -С.25.29.

92. Руководящий документ. Испытание сельскохозяйственной техники. Установки для метанового сбраживания навоза. Программа и методы испытаний. РД 10.20.1 87. - 1987. - 217 с.

93. Сафонов В.В., Рыбалко A.B. Механизация водоснабжения, поения и очистки помещений на животноводческих комплексах. Учебное пособие для средних сельских профессионально-технических училищ. М.: Высшая школа, 1987.-94 с.

94. Справочник инженера-механика сельскохозяйственного производства / Учебное пособие. М.: Информагротех, 1995. - 576 с.

95. Сидоренко О.Д., Черданцев Е.В. Биологические технологии утилизации отходов животноводства.- М.: Изд-во МСХА, 2001. 75 с.

96. Степанова В.Э. Возобновляемые источники энергии на сельскохозяйственных предприятиях. М.: Агропромиздат, 1989. - 112 е., ил.

97. ЮО.Сурнин В.И. Использование жидкого навоза.-М.: Россельхозиздат, 1978.64 с. ил.

98. Системы удаления, переработки и использования навоза свинокомплексов в качестве удобрений (рекомендации). М.: Россельхозиздат, 1979.

99. Тепло n массообмеп. Теплотехнический эксперимент. Справочник / Е. В. Аметистов, В.А.Григорьев, Б.Т.Емцов и др.; Под общ. ред.

100. B.А.Григорьева и В.М.Зорина. М.: Энергоиздат, 1982. - 512 е., ил.

101. Утилизация навоза промышленных комплексов и освоение мелиоративных земель. Сборник научных трудов. Харьков, сельскохозяйственный институт им. В.В. Докучаева, 1979 т. 260.

102. Унгуряну Д.В., Ионец И.Г., Санду М.А., Лозон P.M. Интенсификация процесса анаэробной биологической очистки животноводческих сточных вод / Тезисы докладов республиканской конференции. — Кишинев, 1988.1. C.40-44.

103. Унгуряну Д.В., Ионец И.Г., Чеботарева А.Г., Фуртунэ А.Г. К вопросу анаэробной биологической очистки сточных вод свиноводческих комплексов / Тезисы докладов республиканской конференции. Кишинев, 1988. - С.44-48.

104. Унгуряну Д.В. Высокоэффективная энергосберегающая технология биологической очистки сточных вод с применением прикрепленной микрофлоры // Тезисы докладов республиканской конференции. — Кишинев, 1988. -С.20-25.

105. Физическая энциклопедия / Гл. ред. А.М.Прохоров. Ред. кол. Д.М.Алексеев, А.М.Балдин, А.М.Бонч-Бруевич, A.C.Боровик-Романов и др. М.: Сов. энциклопедия. T.I. Ааронова - Бома эффект - Длинные линии. 1988.-С.436.

106. Физические величины: Справочник / А.П. Бабичев, H.A. Бабушкина, A.M. Братковский и др.; Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. М.: Энер-гоатомиздат, 1991. - С.214.

107. Ферсшер Э., Ренц Б. Методы корреляционного и регрессионного анализа. Руководство для экономистов / Пер. с нем. и предисловие В.М. Ивановой -М. Финансы и статистика, 1983. 302 с.

108. ПО.Халемин Н.И. Реконструкция свиноводческих ферм. М.: Росагропромиз-дат, 1991.-79 с.

109. Численные методы / Н.И.Данилина, Н.С.Дубровская, О.П.Кваша и др. М.: Высшая школа, 1976. - 368 е., ил.

110. Чугаев P.P. Гидравлика (техническая механика жидкости) Учебник для вузов 4-е изд., доп. и перераб. JL: Энергоиздат, 1982г. -672с.

111. ПЗ.Шкуридин В.Г. Эксергетический анализ энергетической эффективности биогазовых установок / Тезисы докладов совещания «Биогаз-87». — Рига, 1987.-С.106.

112. Яковлев С.В. Биологическая очистка производственных сточных вод: процессы, аппараты и сооружения. М.: Стройиздат, 1985.

113. Яковлев С.В. Очистка производственных сточных вод. Учебное пособие для вузов. М.: Стройиздат 1985. 335с.

114. Пб.Янко В.Г., Янко Ю.Г. Обработка сточных вод и осадка в метантенках. -Киев: Будивельник, 1978. 120 с.

115. Colleran Е. Gnubal Anaerobic Sludge: G Lettinge et al. (eds) / 1988 Pudos, Wageningen (the Netherlands).

116. Comerfold J. M. Picken D. J. Free convective mixing within an anaerobic digester//Biomass. - 1985.-Vol. 6-P. 235 .245.

117. Chen Ru Chen. The state of art review on the application of anaerobic digestion //Conservation Recycling 1984.-Vol. 7 №2-4.-P. 191. 198.

118. Hashimoto A.G. Effect of mixing duration and vacuum on methan production rate from beef cattle waste // Biotechol. Bioeng. 1982. - Vol. 24. - P. 9.23.

119. Ostergaard N. Influence of monensine on biogas production from cow manure // Bioenergy 84. London, 1985. - Vol. 3. Biomass cjnversion / Ed. By H. Elle-gard. - P. 427.430.