автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Ресурсосберегающая технология утилизации бесподстилочного навоза крупного рогатого скота в условиях Республики Саха (Якутия)

На правах рукописи

ДРУЗЬЯНОВА Варвара Петровна

РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ УТИЛИЗАЦИИ БЕСПОДСТИЛОЧНОГО НАВОЗА КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА В УСЛОВИЯХ РЕСПУБЛИКИ САХА (ЯКУТИЯ)

Специальность 05.20.01 - Технология и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Иркутск - 2004

Работа выполнена на кафедре механизации сельскохозяйственных процессов Иркутской государственной сельскохозяйственной академии

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент,

Евтеев Виктор Константинович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Худоногов Анатолий Михайлович

кандидат технических наук, доцент Просвирнин Валерий Юрьевич

Ведущая организация: Бурятская государственная

сельскохозяйственная академия

Защита состоится «17» июня 2004 г. в 10 ч на заседании диссертационного совета К 212.039.04 при Восточно-Сибирском государственном технологическом университете

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять по адресу:

670013 Республика Бурятия, г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40-а

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

Автореферат разослан «17» мая 2004 г. Ученый секретарь

диссертационного совета Алексеев Г.Т.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время в Республике Саха (Якутия) отсутствуют технологии по переработке производимого бесподстилочного навоза крупного рогатого скота В силу этого навоз затрудняет нормальное и безопасное функционирование животноводческих ферм. находящихся непосредственно в населённых пунктах

Существуют разные методы и способы по переработке бесподстилочного навоза крупного рогатого скота Но их широкое использование ограничивается суровыми природно-климатическими условиями региона и формами хозяйствования, сложившимися в животноводстве республики.

Применение технологии анаэробного метанового сбраживания бесподстилочного навоза крупного рогатого скота в биогазовых установках позволит получать не только высококачественное минерализированное органическое удобрение, но и биогаз - источник энергии. Кроме этого, при использовании данной технологии переработки навоза животных будут соблюдены требования охраны окружающей среды

Цель работы. Обоснование и разработка ресурсосберегающей технологии анаэробного сбраживания бесподстилочного навоза крупного рогатою скота в психрофильном режиме для хозяйственных и природно-климатических условий Республики Саха (Якутия)

На основе поставленной цели сформулированы следующие задачи исс чедовапий ■

разработать методику адаптации естественной ассоциации микроорганизмов навоза крупного рогатого скота к психрофилъным условиям;

разработать технологию метанового сбраживания бесподстилочного навоза крупного рогатого скота в психрофильном режиме работы накопительной БЭУ и определить её основные параметры: разработать методики энерго - и теплотехнического расчетов биоэнергетической установки;

обосновать возможность спонтанного массообмена в накопительной биоэнергетической установке;

определить экономическую эффективность предлагаемой технологии.

Объект исследования - технологический процесс ресурсосберегающей технологии переработки бесподстилочного навоза крупного рогатого скота, основным элементом которого выступает биоэнергетическая установка.

Предмет исследования - режим работы биоэнергетической установки.

Научная новизна:

- получены энерго- и теплотехническая модели накопительной биоэнергетической установки, позволяющие определять выход товарного биогаза и требуемое количество теплоты на поддержание режима сбраживания в биоэнергетической установке в зависимости от климатических, хозяйственных и конструктивных параметров

- разработана методикаг_адаптирования естественной мезофильной

ивШцей кишечно^^удочньш тракт крупного

КА I

метаногенной микрофлоры, засе

ь

300£рч

рогатого скота к психрофильным условиям

Практическая ценность. Разработана методика адаптирования естественных мезофильных метаногенных микроорганизмов, заселяющих кишечно-желудочный тракт крупного рогатого скота к психрофильным условиям Показана возможность работы биоэнергетической установки анаэробного метанового сбраживания бесподстилочного навоза КРС в накопительном психрофильном режиме, как наиболее подходящем способе переработки в условиях Республики Саха (Якутия)

Апробация. Основные положения диссертационной работы доложены на' III республиканской научно-практической конференции «Будущее якутского села». 6 апреля 2000 г в Якутской ГСХА; 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; республиканской научно-практической конференции «Проблемы и перспективы подготовки специалистов для промышленно-хозяйственного комплекса PC (Я)». 24 января 2003 г в Якутском ГИТИ. республиканской научно-практической конференции «Вузовская наука - основа подготовки агроспециалистов». 27 -28 марта г Якутск, в Восточно - Сибирском ГТУ. 12 ноября 2003 г: в Бурятской ГСХА, 14 ноября 2003 г : в Красноярском ГАУ, 10 декабря 2003 г

Публикация. По теме диссертации опубликованы 5 печатных работ общим объемом 1.2 печатный лист

Внедрение. По результатам диссертационной работы внедрена лабораторная установка для проведения практических занятий на кафедре механизации и электрификации сельскохозяйственного производства Якутской ГСХА Рекомендации к внедрению в производство приняты Управлением сельского хозяйства Чурапчинского улуса и Министерством сельского хозяйства Республики Саха (Якутия).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы и приложений Она включает 7 таблиц. 31 рисунок. 5 приложений Список литературы включает 135 наименований, из них 6 на иностранных языках

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

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

В перкой главе рассмотрены особенности механизации животноводства в PC (Я), проведен анализ существующих методов и способов переработки бссподстилочного навоза КРС и рассмотрена целесообразность их применения в условиях Якутии: изложены микробиологические и биохимические основы процесса анаэробного метанового сбраживания: осуществлен анализ факторов, воздействующих на процесс: даны характеристики параметрам оптимизации процесса.

По данным Госкомстата PC (Я) на 1 января 2003 года доля предприятий,

имеющих государственную форму собственности, составляет 0,4 %, остальная большая часть приходится на предприятия, основанные на частной собственности. В настоящее время во всех видах хозяйств, кроме комплексно-механизированных ферм с поголовьем 100-400 коров, механизация производственных процессов отсутствует. Проделанный анализ состояния животноводства позволил сделать следующее заключение- на современном этапе ведения сельского хозяйства в республике преобладают малые животноводческие фермы с отсутствием механизации производственных процессов; отсутствуют технологии переработки производимого

бесподстилочного навоза крупного рогатого скота Неорганизованное хранение навоза приводит к потере удобрительных свойств при использовании его в качестве органического удобрения.

Существующие методы и способы переработки бесподстилочного навоза КРС представлены на схеме (рис.1.):_

Бесподстилочный навоз крупного рогатого скота

Физический метод Химический метод Биологический метод

Ч 1 1 1 1/ .. ' ____

искусственные условия_

V Г ♦

Рис.1. Методы и способы переработки бесподстилочного навоза крупного рогатого скота для получения органического удобрения, корма и биогаза

В настоящее время в Республике Саха (Якутия) нет технологий по переработке производимого бесподстилочного навоза. Использование

отстойников, биологических прудов и лагун, навозохранилищ и навозонакопителей ограничивается особенностями климатических условий Проведенные ЯНИИСХ исследования показали, что в условиях Якутии компостирование навоза с различными субстратами не всегда дает положительный результат. На наш взгляд, для использования в природно-климатических, экономических и социальных условиях Республики Саха (Якутия) наибольший интерес представляет технология переработки бесподстилочного навоза крупного рогатого скота в накопительных биоэнергетических установках, работающих в психрофильном режиме сбраживания.

Современные научные основы анаэробного метанового сбраживания были заложены Баксвеллом в начале 30-х годов и далее развиты Маккарти в 1964 году. Значительный вклад в исследование технологического процесса анаэробного сбраживания сельскохозяйственных отходов внесли ПИ Гриднев, В.С.Дубровский, В.К.Евтеев, К.К.Келов, А.А.Ковалев, Н.Г.Ковалев, В.П.Лосяков, Г Е.Мовсесов, В.Ю.Просвирнин, Д.В.Унгуряну и другие ученые. На процесс биохимической конверсии органического вещества в метан при анаэробном сбраживании, воздействует большое число факторов, имеющих различную степень значимости Все факторы, по нашему мнению, можно подразделить на обязательные, постоянные во времени, контролирующие, управляющие и произвольные Анализ факторов, воздействующих на процесс метангенерации в биоэнергетической установке, показывает, что наиболее технологичными, т с управляемыми и, в то же время оказывающими существенное влияние на данный процесс факторами являются влажность сбраживаемого субстрата, доза и периодичность его загрузки в реактор и температура сбраживания.

В нашей стране используются более энергоемкие режимы сбраживания -мезофильный и термофильный. При этом приоритетно рассматривается их высокий санитарный эффект и получение органического удобрения. Эти режимы весьма чувствительны к изменениям температуры. Термофильный процесс нарушается при изменении температуры на ±0,3 °С, а мезофильный - при изменении на ±2,8 °С.

Психрофильный режим в нашей стране мало изучен. Чтобы достичь достаточной степени разложения органического вещества в данном режиме требуется только увеличить время выдержки субстрата в биореакторе.

Анаэробное сбраживание в биореакторах выгодно отличается тем, что в процессе его течения выделяется биогаз, который может быть дополнительным источником энергии. Биогаз состоит из 50-80 % метана и 20-50 % углекислого газа. Его теплотворная способность 20-29 МДж на кубический метр или один нормальный кубический метр биогаза эквивалентен 0,7-0,8 кг условного топлива. Следовательно, технологию анаэробного сбраживания в биореакторах важно оценить и с точки зрения получения товарной энергии.

Сделаны следующие выводы по первой главе: в настоящее время в Республике Саха (Якутия) отсутствует технология переработки, позволяющая обрабатывать основной объем производимого бесподстилочного навоза КРС, получаемого за стойловый период; одним из предпочтительных способов

переработки бесподстилочного навоза КРС в условиях Якутии является метановое анаэробное сбраживание в биогазовой установке; в республике стоимость электроэнергии самая высокая по России, поэтому для обеспечения экономичности и надежности, следует исследовать работу накопительной биоэнергетической установки в психрофильном режиме, анализ воздействующих на процесс факторов показал, что наиболее технологичными и в то же время оказывающими решающее влияние на процесс метангенерации являются-влажность сбраживаемого субстрата: температура сбраживания; доза загрузки свежего субстрата и время выдерживания субстрата в биореакторе, процесс метангенерации, на наш взгляд, характеризуется следующими взаимосвязанными параметрами. энергетическими, удобрительными, биологическими, экологическими и социальными, экономическими

Во в юрой главе проведены теоретические исследования разработаны энергетическая и теплотехническая модели, дано обоснование спонтанному перемешиванию в реакторе накопительной биоэнергетической установки (БЭУ)

При оценке эффективности работы установок по анаэробной переработке навоза необходимо учитывать товарность получаемого биога?а. то есть количество биогаза, направляемого потребителю. В связи с этим осуществлен анализ энергетических потоков, проходящих через накопительную биоэнергетическую установку (рис 2.).

Рис 2 Схема энергетических потоков биоэнергетической установки в накопительном режиме работы Эндц - энер! ия, заключенная в исходном навозе, ЭСуь - энергия, заключенная в сбраживаемом субстрате, ЭНдгр энергия, затрачиваемая на нагрев сбраживаемого субстрата и поддержание температуркою режима в биореакторе, Эд 01Т - энер1ия 1еплогы, отходящая в окружающую среду через ленки биореакгора и ограждающие конструкции, Этл - энергия, заключенная в ор1аническом веществе шлама, Эд шв - энергия теплоты, выходящая с выгружаемый шламом, Э0 с, энергия геило 1Ы, выходящая с выделяющимся биогачом, Эб энергия биот аза.

Энергетическая модель позволяет в зависимости от климатических и хозяйственных факторов, с учетом неизменяемых конструктивных параметров, определять энергетическую эффективность работы БЭУ в накопительном режиме, т е. объем товарного биогаза, Э Т-'

э(зб~ г (б б, с к лсвр д окр) Эт= Эб-Энагр

где в нав - масса сбраживаемого навоза, кг; Снав- удельная теплоемкость

| ЭнАГР

V (1)

навоза, Дж/кг К; I нав- температура навоза. К; в вод - масса добавляемой воды, кг; Свод- удельная теплоемкость воды, Дж/кг К; 1вод- температура воды, К; 1 сбр -температура сбраживания. К: I 0кр- температура окружающей среды: т - время, в течение которого будет работать накопительная БЭУ; к -коэффициент теплопередачи, определяющий ореднюю скорость передачи тепла вдоль всей поверхности теплообмена. Вт/(м К): в щл- масса выгружаемого отработанного субстрата (шлама), кг. с щц- удельная теплоемкость шлама, Дж/кг К; СБ- объем получаемого биогаза, м сб- теплота сгорания 1 м биогаза; Э I - объем получаемого товарного биогаза. МДж.

Поток энергии, затрачиваемый на поддержание температуры сбраживания в биореакторе, обусловлен потерями тепла через стенку биорсактора Тепловые потоки, проходящие через накопительную БЭУ (рис 3)

(Знав

А

(Зокр

БЭУ

т

Она

Об

Ошл

Рис 3 Схема тепловых потоков биоэнергетической установки в накопительном режиме работы О ПАВ - количество теплоты, заключенной в навозе, подвергаемом анаэробному сбраживанию. О пагр - количество теплоты, идущее на нагрев сбраживаемого субстрата и поддержание I емпературы сбраживания в биореакторе: С! окр потери тепла в окружающею среду через стенки биореактора. О пи количество теплоты, выходящее из БЭУ со шламом; <3 б - количество теплоты, выходящее с биогазом

В наших исследованиях примем биореактор как вертикальный цилиндрический сосуд, состоящий из трех разнородных слоев - на основном стальном (железном) слос с одной стороны наложено внутреннее покрытие, с другой - внешний теплоизоляционный слой (рис 4).

Рис 4 Схема передачи теплоты через трехслойную цилиндрическую стенку i сьр - температура сбраживаемого субстрата, I окр - температура окружающей среды. <х 1 - коэффициент теплоотдачи со стороны горячей среда, а 2 - коэффициент теплоотдачи

со стороны окружающей среды, ?.ь "К7 и ).3 - коэффициенты теплопроводноегей стенок

Таким образом, теплотехническая модель накопительной биогазовой установки- Q HAB + Q НАГР = Q ОКР + Q Б + Q шл ^

QhAB= G HAB- СНАВ (t HAB- t окр) QhAHP" g HAB" ChaB (t НАГР- t cep) Qokp= f (т, k, t сбр , t окр , ^ сь 5 rr- v/bojr, F) Q E=Ge Ce (t CEP -1 OKP )

Q шл = G nui С ULI (t СЬР - t ОКР )

^ (2)

где в нар - масса сбраживаемого навоза, кг- Снав- удельная теплоемкость навоза. Дж/кг К: I Нав- температура навоза. К, 1 0кр- температура окружающей среды, К. I кап'- необходимая температура нагрева навоза в предсбраживателе, К; I сбр - температура сбраживания. К; т - время, в течение которого будет работать накопительная БЭУ. к -коэффициент теплопередачи, определяющий среднюю скорость передачи тепла вдоль всей поверхности теплообмена. Вт/(м2 К); X ст - коэффициент теплопроводности стенки биореактора, Вт/(м К), й гт - толщина стенки биореактора, м; м'вфд - скорость воздушных потоков, м/с. Р - поверхность теплообмена реактора, м ; иБ- объем получаемого биогаза, м , сБ-теплота сгорания 1 м биогаза; С шл- масса выгружаемого отработанного субстрата (шлама), кг, с шл- удельная теплоемкость шлама. Дж/кг К

Теплотехническая модель (2) позволяет определять количество теплоты Онагр. требуемое для подогрева исходного навоза в предсбраживателе и идущее на поддержание температуры сбраживания в накопительном биореакторе

При рассмотрении сил. действующих на газовый пузырек, сделано допущение, что п)зырек одиночный шаровая поверхность устойчива в любой момент времени. На газовый пузырек при его всплытии будут воздействовать следующие силы. Рл - сила сопротивления субстрата.Ри сила инерции газового пузырька; Рцсуб - сила инерции присоединенной массы субстрата;Рм -реактивная сила Мещерского.Рд - сила Архимеда.Р пр — сила от падения давления. Т - сила трения субстрата: р0 - давление на свободную поверхность

Сумма сил, воздействующих на пузырек, с учетом их направления и принципа Даламбера, дает уравнение движения одиночного газового пузырька в вязкой среде сбраживаемого субстрата.

' Р-^1 ^нЛ.р'.у 2*2-1 +(у (3)

2 4 ) У (11 ; ^ (й ) г л ,

-(Ро + р'-ё ь)-8у-(р'-р')_т = 0

Продифференцировав уравнение (3) по времени, получим уравнение скорости всплытия газового пузырька в следующем виде'

у Лх>™ ___4у ам (4)

" йу Л с • р" • пЛ 2П А

п сЬ™ ей 4\|/ В данном уравнении члены ц—У---и ---— имеют

йу А схо-р*тгс1п

постоянные значения Следовательно, скорость всплытия пузырька будет

изменяться в зависимости от значения присоединенной массы сбраживаемого

субстрата.

Выход биогаза определяется согласно следующего уравнения:

\¥в=г)п-ю-п. (5) где со - миделевое сечение газового пузырька, м2, п - количество образующихся пузырьков.

Таким образом, интенсивность свободного перемешивания прямо пропорционально выходу биогаза - чем больше газовыделенис, тем активнее будет протекать процесс спонтанного перемешивания в накопительном биореакторе

В третьей главе приведены общие и частные методики экспериментальных исследований, дано описание используемым приборам и устройствам Основной задачей экспериментальных исследований является разработка методики адаптации естественной мезофильной метаногенной ассоциации микроорганизмов к психрофильным условиям

Лабораторная установка включала шкаф-термостат, поддерживающий мезофильный режим метанового анаэробного сбраживания; шкаф-термостат психрофильного режима, центробежные вентиляторы типа Ц-70 №2 5 для рециркуляции подогретого воздуха, трубчатые электронагреватели; система автоматики, расположенная на едином щите управления, газовые счетчики ГСБ-400: газгольдер мокрого типа: газовая горелка: сушильный шкаф ШС-40, весы равноплечие класса 3 модели ВЛР-1: печь муфельная- эксикатор, бюксы и тигли. Обязательным требованиям, предъявляемым к биореакторам при метановом анаэробном сбраживании хорошо отвечают доильные ведра Но при их использовании были предусмотрены незначительные конструкшвные изменения (рис *>)• в крышке (1) ведра отверстие для подсоединения выходною газового шланга (2) и патрубок для подсоединения загрузочного шланга (3) с зажимом на конце; в днище ведра патрубок с зажимом для выгрузки отработанного субстрата

2 3

сбраживания бесподстилочного навоза КРС Операция загрузки свежего субстрата в биореактор осуществляется следующим образом шприц для загрузки с заранее приготовленным субстратом соединяем с загрузочным шлангом; открываем зажим и выдавливаем субстрат, закрываем зажим и отсоединяем шприц.

Субстрат, обсемененный ее I ее I венными мезофильными метано1 енными микроорганизмами, получаем в проточном режиме работы БЭУ. При этом биореактор рассматриваем как открытую систему, когда перед каждой загрузкой свежей дозы субстрата выгружается равнозначная доза отработанного субстрат. Свежий бесподстилочный навоз крупного рогатого скота доставлялся с животноводческой фермы учебного хозяйства Иркутской ГСХА.

На начальном этапе эксперимента в шкафе-термостате установили температуру в 35 °С. Чтобы вьпеснить кислород, поставили биореактор, заполненный волой. Полный объём биореактора составляет 18 л. При установившейся температуре 35 °С с биореактора выпустили 300 мм воды и загрузили 300 г свежего навоза с влажностью 90 %. Затрузку свежей дозы навоза в 300 I и равнозначную дозу выгрузки отработанною субстрата перед каждой загрузкой, осуществляли ежедневно в одно и в го же время. После появления в системе биогаза, проверяли его на поддержание горения. Когда газ загорел, объем сбраживаемого субстрата в биореакторе постепенно довели до рабочего объема в 12 л После достижения рабочего объема сбраживания, ежедневно в одно и в то же время выгружали и загружали по 200 г отработанного субстрата и свежего навоза. Дозу загрузки уменьшили, чтобы не нарушить процесс метангенерации. В зависимости от стабильности процесса ежедневно понижали температуру на 0.5 °С.

На основании анализа факторов и результата поисковых экспериментов, в опытах по исследованию режима рабогы накопительной БЭУ решено варьировать следующими управляющими факторами: температурой среды сбраживания х | (°С) и периодичностью загрузки субстрата в реактор - х : (сут). В опытах используется бесподстилочный навоз КРС влажностью 90 %. Температуры сред сбраживания выбраны в 35 °С * 0.2 - мезофильный режим и в 20 °С ± 0,2 психрофильный режим работы накопительной БЭУ. Влажности свежего нативного навоза, подтоювленного субстрата и эффлюента определяем по общепринятым методикам с использованием: весов лабораторных равноплечих модели ВЛР-1, с допустимой погрешностью ± 10 мт; сушильного прямоугольного шкафа ШС-40: муфельной печи; эксикатора: бюксов и тиглей.

Эксперимент проводился в двух режимах сбраживания работы накопительной БЭУ - мезофильном и психрофильном Согласно матрицы планирования, эксперимент состоял из четырёх опытов. Ввиду того, что психрофильный режим сбраживания изучен мало, в данном режиме провели дискриминирующий опыт с периодичностью загрузки субстрата в биореактор через трое суток.

Перед проведением эксперимента шкафы-термостаты прогрели до требуемых температур сбраживания - до 35 °С±0,2 и 20 0О 0,2. Поддержание температур на требуемых уровнях осуществлялся с помощью системы автоматики. Затем, в прогретые шкафы-термостаты установили биореакторы.

При установившихся температурах сбраживания, в биореакторы залили по 1,5 л субстрата, обсемененного меганогенными микроорганизмами из хорошо работающего биореактора в данном температурном режиме Через сутки в каждый биореактор с уже имеющимся подсевом адаптированных метанотенных микроорганизмов, загрузили по 100 г свежего навоза с влажностью 90 % Доза

загрузки принята «щадящая», чтобы не нарушить жизнедеятельность имеющейся метаногенной микрофлоры. В дальнейшем загрузку биореакторов производили с дозой и периодичностью согласно плана эксперимент. Подготовленную дозу свежего навоза загружали в биореакторы в одно и в то же время суток специально приготовленным шприцем через загрузочный патрубок.

Далее эксперимент протекал по следующей схеме:

Первый опыт' температура сбраживания 35 °С. Загрузку осуществляли через каждые двое суток. Разовая доза загрузки составляла 0,5 % от рабочего объема накопительного биореактора (200 г).

Второй опыт- температура сбраживания 20 °С. Загрузку осуществляли через каждые двое суток Разовая доза загрузки составляла 0,5 % от рабочего объема накопительного биореакюра (200 г).

Третий опыт: температура сбраживания 35 °С. Загрузку осуществляли через четверо суток. Разовая доза загрузки составляла 0.25 % от рабочего объема накопительного биореактора (200 г).

Четвертый опыт- температура сбраживания 20 °С. Загрузку осуществляли через каждые двое суток. Разовая доза загрузки составляла 0,25 % oí рабочего объема накопительного биореактора (200 г).

Дискриминирующий опыт: температура сбраживания 20 °С. Загрузку осуществляли через каждые грое суток. Разовая доза загрузки составляла 0.33 % от рабочего объема накопительного биореактора (200 г). Результаты измерений выхода биогаза заносили в журнал наблюдений. После операции учета, весь выделившийся биогаз сжигался в газовой юрелке

Обработку результатов опытов проводим по методу наименьших квадратов. При проверке гипотезы о пригодности моделей или о значимости коэффициентов используем регрессионный анализ. Проверку гипотезы об адекватности проводим по критерию Фишера. Значимость каждого коэффициента проверяем по критерию Стьюдента. а также построением доверительных интервалов. Ошибочность опытов определяем по кри1ерию Стьюдента

Рис 6 Обший вид накопительной биогазовой устновки 1 -шкафчермосм!

2 - биореакторы. 3 - термометр. 4 - вентиля юр В четвертой главе изложены результаты экспериментальных исследований' по адаптации естестве иных меюфильных микроорганизмов к психрофильным условиям, ¡ю работе накопительных биоэнергетических

установок в мезофильном и психрофильном режимах, их имитационное моделирование; результаты моделирования количества теплоты, идущего на нагрев субстрата и поддержание температуры сбраживания в накопительной БЭУ; результаты моделирования выхода товарной энергии в виде биогаза

Результаты эксперимента по адаптированию естественных метаногенпых мезофильных микроорганизмов к психрофильнымусловиям'

С понижением температуры сбраживания выход биогаза уменьшился. На объём биогаза существенно повлияло снижение температуры ог 35 °С до 28,5 °С. На данном отрезке он уменьшился с 4 л до 1,5 л. Это объясняется тем, чго данный температурный интервал относится к мезофильному режиму и при этом режиме работы биоэнергетической установки допустимое колебание температуры составляет всего лишь 4-2,8 °С. Дальнейшее понижение температуры сопровождалось постепенным уменьшением объёма биогаза. При достижении 23 °С процесс метангенерации стабилизировался. Выход биогаза равнялся 0,5 л. в сутки. Конечная температура сбраживания 20 °С с выходом биотаза в 0,5 л в сутки (рис. 7).

Рис 7 Рез\тьташ опыта по адаптации естественных мезофильных метаногенпых микроортанизмов к психрофильным условиям 1 - выход биотаза: 2 (емпература сбраживания. 3 - доза загружаемого свежет о субстрат

Результаты опытов по исследованию работы накопительной БЭУ приведены на рис. 8 и таблице 1.

||

г

* V

:.2„

- - з п и ^

"гМ| I

- - 2 114 -■1^(1 :

- - 1 и (> =

- - * о ^

о

—о

да г 4

Рис 8 Результаты опыта в психрофильном режиме накопительной БЭУ при периодичмос! и загрузки субстрата через 4 суток 1 -общий выход биогаза. №'Б(л).

2 - суточный выход биогаза. \Усут (л/сут): 3 - доза загрузки свежего субстрата, в (кг/сут).

Таблица 1

Показатели Мезофильный режим Психрофильный режим

1 2 1 2 3

х, "С 35 35 20 20 20

х2, сут 2 4 2 4 3

В,% 90 90 90 90 90

а,% 0,5 0,25 0,5 0,25 0,33

Зольность загруженного субстрата, % 17,2 17,2 17,2 17,2 17,2

Количество загруженного АСОВ, кг 0,99 0.99 0,99 0,99 0,99

Выход биогаза, м' 0.226 0,265 0,223 0,264 0,241

Степень разложения ОВ, % 21,0 24,7 20,8 24,6 22,4

Влажность эффлюента, % 92 93,2 91,8 92,9 92,6

Зольность эффлюента, % 20,6 24,1 20,3 24,0 21,9

По результатам опытов по исследованию работы накопительной БЭУ в

мезофильном режиме при периодичности загрузки субс грата через 2 суток суммарный выход биогаза равен 0,226 м 3, а при периодичности загрузки чере! 4 суток - 0,265 м (табл. 1). В психрофильном режиме, соответс1венно, 0,223 м * и 0,264 м л Но, если в мезофильном режиме процесс анаэробного сбраживания протекал в течение 6 месяцев, то в психрофильном режиме период сбраживания составил 8-9 месяцев Это обусловлено тем, чю при пониженной температуре сбраживания скорость метаболической реакции снижена.

Таким образом, значимым оказался фактор периодичности загрузки субстрата в реактор (П3) В психрофильном режиме сбраживания при периодичности загрузки субстрата через 2 суток выход биогаза равен 0,223 м ^. при 3 сутках - 0.241 м 3 и при 4 сутках - 0.264 м "

И в мезофильном, и в психрофильном режимах разложения органических веществ в биореакторах наиболее полно прошли при периодичноетях загрузок через 4 суток и составили 24,7 и 24,6 % О благоприятности данной продолжи гельности выдержки субстрата свидетельствуют и значения влажностей отработанных субстратов (эффлюентов) - 93,2 и 92,9 %. При периодичностях загрузок субстратов через 2 суток влажности эффлюентов и в том, и в другом режимах равны 92 и 91,8 %.

Больший выход биогаза с единицы рабочего объема биореактора получен также при периодичностях загрузки субстратов через 4 суток. Соответственно, такие же результаты вышли и по другим параметрам: по выходу биогаза с единицы загруженного абсолютно сухого вещества (АСОВ), степени разложения загружаемого АСОВ, зольности эффлюента. энерговыделению и энергоогдаче.

Таким образом, сделаны следующие выводы' в мезофильном режиме скорость метангенерации выше, чем в психрофильном; для достаточного разложения органического вещества в психрофильном режиме следует увеличить время выдерживания субстрата в биореакторе в 1.3 . 1,5 раза, чем в мезофильном: наиболее лучшей оказалась периодичность затрузки субстрата в

биореактор через 4 суток.

По резучьтатам опытов осуществлено имитационное моделирование.

Имитационная модель выхода биогаза с единицы рабочего объема биорсактора'

У, =20,4+ 0,1 х, + 1.65х2 (6) Имитационная модель степени разложения органического вещества, загружаемого в реактор

У2 = 22,8 + 0,075х, + 1.875х2 (7) Имитационная модель зольности эффлюента (сброженного субстрата)

Уз = 22.3+0.1х, + 1,8х2 (8)

Имитационная модель выхода биогаза с единицы загружаемого в реактор абсолютно су хого вещества:

У4 = 20,3 + 0,075x1 + 1,675х2 (9) Имитационная модель энерговыдсления:

У3 = 0,084 + 0,0005x1 + 0,007х2 (10) Имитационная модель энергоотдачи'

У6 = 0.08 + 0,002х) + 0,028х2 (11) Все аналитические уравнения (6,7,8 9,10.11) представлены тремя членами Рассмотрено влияние фактора температуры сбраживания \] на процесс метангенерации. Минимальная абсолютная величина коэффициента его регрессии свидетельствует об её минимальном влиянии на процесс метангенерации Значительный вклад в предсказании выхода биогаза принадлежит фактору х2 - периодичности дозы загрузки субстрата в реактор В нашем случае, когда исследовали психрофилышй и мезофильный режимы сбраживания, он имеет особенно весомое значение Это касается, в первую очередь, психрофильного режима Поскольку в данном режиме скорость роста метаногенных микроорганизмов низка, то возникает необходимость увеличения времени выдерживания субстрата в реакторе. Время выдерживания субстрата в реакторе Т есть обратная величина дозе загрузки:

(12)

а

где <1 - доза загрузки субстрата в процентах от рабочего объема биореактора, %.

Исходя из этого, доза загрузки была задана минимальной, тем самым увеличено время выдерживания субстрата в реакторе. Во всех моделях коэффициенты регрессий по абсолютной величине оказались меньше значения свободного члена Ь0 Это указывает на влияние неучтенных варьируемых факторов На такие параметры оптимизации как выход биогаза с единицы загруженного абсолютно сухого вещества, энерговыделение и энергоотдача огромное значение оказывает влажность субстрата, загружаемого в реактор. На основе априорной информации, в наших исследованиях факторы дозы загрузки субстрата в реактор и влажности субстрата были приняты фиксированными - в 200 г и 90 %. Это и повлияло на незначимость коэффициентов. Если область оптимума близка, то исследования можно считать корректными Таким образом, обобщая результаты имитационных экспериментов, можно сделать следующий вывод- имитационные модели позволяют выявить значимые факторы, исследовать их влияние и взаимодействие на поведение процесса анаэробного

сбраживания; для увеличения значений энергетических параметров следует повысить влажность сбраживаемого субстрата

Результаты модепирования количества теплоты, идущего на нагрев субстрата и поддержание температуры сбраживания в накопительном биореакторе.

Предлагаемая технологическая схема переработки бесподстилочного навоза КРС состоит в следующем Исходный навоз подогревается в предсбраживателе до определенной температуры (^агр) Затем, нагретый навоз загружается в биореактор При этом требуемая температура сбраживания в биореакторе обеспечивается и поддерживается благодаря температуре нагретого исходного навоза, а также надлежащей теплоизоляции (рис. 9)

Онагр

Т

7 / / /

//////

X*

БИОГАЗ

Органичесе удобрение

Л У ;

Рис 9 Предлагаемая технотогическая тинта пq:>epaбoIKИ бесподститочлого навоза КРГ ] - предсбраживатель 2 - насос 3 - биорсактор

На основе теплотехнической модели накопительной БЭУ определено количество теплоты идущее на нагрев субстрата и поддержание температуры сбраживания в зависимости от поголовья КРС. температу ры навоза, температуры окружающей среды, температуры сбраживания, материала и толщины теплоизоляционного слоя биореактора

Температура окружающей среды задана от О °С до 15 °С, температура исходного навоза - от 5 до 20 °С Поголовье коров принято в 27, 54. 83 и 113 голов, исходя из принятых в республике нормативных документов Толщина теплоизоляционного слоя принята в 10, 20 и 30 см Материал тепоизоляции -совелит.

Технологические расчеты выхода навоза и шлама, влажности навоза и шлама, содержания в них абсолютно сухих органических веществ, объемов выделяющегося биогаза и биореактора произведены по общепринятым методикам.

По результатам моделирования требуемого количества теплоты получены следующие результаты при равных начальных условиях, в мезофильном режиме требуется в среднем в 2 раза больше энергии на нагрев исходного навоза и поддержание температуры сбраживания, чем в психрофильном режиме (рис. 10)

27 54 83

TIoi оловье KPC, гол.

ИЗ

Рис 10 Количество теплоты, идущее на нагрев и поддержание температуры сбраживания в накопительном биореакторе при температуре окружающей среды 5 °С, толщине теплоизотяци одного слоя 10 см и температуре исходного навоза 5 °С" 1 — психрофильный режим, 2 мезофильный режим

Температура окружающей среды и толщина изоляции 10 см (мезофильный режим)

о

Рис 11 Количество тепло пл, итущее на нагрев и поддержание температуры сбраживания в мезофильном режиме работы накопительной БЭУ

Температура окружающей среды te и толщина изоляции 10 см (лсяхрофильный режим)

Рис 12 Количество теплоты, идущее на нагрев и поддержание температуры сбраживания в психрофильном режиме работы накопительной БЭУ

На требуемое количество теплоты существенное влияние оказывают температуры окружающей среды и исходного навоза Так, при температурах

окружающей среды О °С и исходного навоза 5 °С. для поголовья коров от 27 до 113 голов, в мезофильном режиме требуется 11750.8 . 45462.2 МДж/год. а в психрофильном -6174,9.. 23509,7 МДж/год.

С повышением температуры исходного навоза, значения требуемых количеств теплоты у менъшаются При температуре исходного навоза в 5 °С с увеличением температуры окружающего воздуха на 1 °С требуемое количество теплоты уменьшается в среднем на 1 % При температуре исходного навоза 20 °С. снижение требуемого количества теплоты составляет в среднем 4,9 % на 1 °С повышения температуры окружающего воздуха (рис 13 и 14)

50000 40000 30000 20000 10000 0

■ I ■ I <

5 7,5 10

■ I ■ I ■ I ■ I

12.5 15 17,5 20

Температура навога, 1 ( С)

Рис И Количество теплоты, идущее на нагрев и поддержание температуры сбраживания в мезофк л.ной ЮУ при 'ечпературе окружающей среды 0 °С, тоншине гептоизотационного слоя 10 ьм и различных гемперл 1>рах исходного навоза коров от 1-27 гот ,2 - 54 гот ,3 - 83 I ол ,4 1 И гол

а л

н И

25000 2 0 0 0 0 15 0 0 0 1 0000 5000 О

...

■ Ж

"А,...,

1111111111

7,5 10 12,5 15 17,5

Температура навоза,

20

Рис 14 Количество тепло 1ы, идущее на нагрев и поддержание температуры сбраживания в психрофи гьной БЭУ при температуре окружающей среды 0 °С, толщине теплоизоляционного слоя 10 см и различных температурах исходного навоза коров от 1 27 гол 2-54 юл .3 - 83 гол ,4 - 113 юл

С увеличением объемов биореакторов уменьшаются потери теплоты в окружающую среду Соответственно, расходуется меньше количества теплоты на поддержание рабочей температуры сбраживания (рис 15 и 16).

3 0,2 Т

0,02 0 -I-

27 54 83 1 13

Поголовье КРС, гол.

Рис 15 Количество теплоты, расходуемое на 1 кг сбраживаемого субстрата в реакторе накопительной БЭУ при температурах исходного навоза и окружающей среды 5 °С, толщине теплоизоляции 10 см 1 в мезофильном режиме, 2 - в психрофильном режиме

0 -■---■-1 -.-.-.—

27 54 83 113

Поголовье КРС, гол.

Рис. 16. Количество теплоты, приходящееся на 1 м2 биореактора накопительной БЭУ при температурах исходного навоза и окружающей среды 5 °С, толщине

теплоизоляции 10 см.

1 - в мезофильном режиме; 2 - в психрофильном режиме

На основе результатов моделирования можно сделать следующее заключение: в психрофильном режиме сбраживания, по сравнению с мезофильным, требуется в 2 раза меньше количества теплоты на нагрев исходного навоза и поддержание температуры сбраживания в биореакторе; с увеличением объемов биореакторов уменьшаются потери количества теплоты в окружающую среду через их теплоотдающие поверхности; повышения температур окружающей среды и исходного навоза ведут к снижению количества теплоты, идущего на нагрев и поддержание температуры сбраживания; предложенная методика моделирования количества теплоты, может быть использована при исследовании и проектировании технологических линий переработки бесподстилочного навоза КРС с установками метанового сбраживания, а также для управления ими.

Результаты моделирования выхода товарной энергии.

Выход биогаза с единицы рабочего объема биореактора рассчитан в мезофильном и психрофильном режимах для периодичности загрузки через 4 суток, как наиболее благоприятном времени выдерживания субстрата Имитационная модель выхода биогаза с единицы рабочего объема биореактора будет (м3/ м3 РОФ):

>Уб = 20,4 + 0,Исбр + 1,65 Пз (13)

Теплоту сгорания 1 м3 биогаза принимаем равной 21 МДж. Количество товарного биогаза (МДж/год)'

\¥т = \¥б-(5нагр (14)

Результаты моделирования приведены на рис 17 и в таблице 2

27 54 «3 113

Поголовье КРС, гол.

Рис 17 Выход товарного биогаза Wт в зависимости от расходуемого количества теплоты на нагрев субстрата и поддержание температуры сбраживания, температуры нагрева сбраживаемого субстрата при температурах исходного навоза и окружающей среды 5 °С, толщине теплоизоляции 10 см'

1 выход товарного биогаза -; 2 - общий выход биогаза; 3 - температура нагрева исходного субстрата; 4 - количество теплоты на нагрев.

Таблица 2

Параметры работы накопительной биоэнергетической установки при температуре окружающей среды 5 °С и толщине теплоизоляции 10 см

Поголовье коров, гол. 1 нав (°С) 1 натр (°С) 0 нагр (МДж/год) (МДж/год) (МДж/год)

Психрофильная биоэнергетическая установка в накопительном режиме сб раживания

27 54 83 113 5 42.2 40.3 39,6 39,1 5575,7 10488,9 15096,6 21952,3 36540,0 74905,5 114107,3 166866,0 30964,3 64416.6 99010.7 144913,7

Мезофильная биоэнергетическая установка в накопительном режиме сб раживания

27 54 83 113 5 79,3 75,6 74,2 73,1 11151.3 20977.4 30192,8 43901,7 38430,0 77591,0 119036,0 175497,0 27278,7 56613,6 88843,2 131595,3

Согласно таблице (2), больший объем биогаза получается в

мезофильном режиме сбраживания Например, для поголовья коров 27 гол в мезофильном режиме =38430 МДж/год. а в психрофильном - 36540 МДж/год Однако, выход товарного биогаза (XV г) больше в психрофильном режиме работы накопительной БЭУ - 30964.3 МДж/год против 27278,7 МДж/год в мезофильном режиме Это объясняется тем. что в мезофильном режиме требуется в среднем в 2 раза больше теплоты на нагрев исходного навоза и поддержание температуры сбраживания в биореакторе (0 натр)

На основании исследований, проведенными Афанасьевым Д Е, при температуре наружного воздуха -25 °С. в животноводческих помещениях «якутского типа» температура воздуха около потолка составляла 10 °С и 5 °С над полом В связи с этим, подсчитаны требуемые температуры нагрева навоза в предсбраживателе при минимальных значениях температур исходного навоза и окружающего воздуха - при 5 °С для поголовья коров 27. 54, 83 и 113 гол Для поддержания температуры сбраживания в мезофильном биореакторе исходный навоз следует подогреть, соответственно, до 79,3. 75.6, 74.2 и 73.1 °С В психрофильном режиме соответственно, до 42.2. 40.3. 39.6 и 39,1 °С

Удельный выход товарного биогаза на 1 корову возрастает с увеличением поголовья, так как уменьшаются потери теплоты в окружающую среду через тештоотдающие поверхности биореакторов (табл 4 4)

Таблица 4 4

Удельный выход товарного биогаза, приходящийся на 1 корову _в зависимости от увеличения поголовья животных_

Поголовье коров, голов Выход юварного биогаза. МДж/год Удельный выход товарного биогаза, приходящийся на 1 корову. МДж/год гол

Мезофильный Психрофильный Мезофильный Психрофильный

режим режим режим режим

27 27278,7 30964,3 1010,3 1146,8

54 56613,6 64416,6 1048,4 1160,8

83 88843,2 99010,7 1070,4 1192,9

113 13159,3 14491,7 1164,6 1282,4

I Согласно таблицы (4 4), удельный выход товарного биогаза на 1 корову с

увеличением поголовья животных возрастает в следующих размерах'

в мезофильном режиме при увеличении поголовья в 2 раза - в 1,03 раза; в 3 раза - в 1,06 раз; в 4 раза - в 1,09 раз; в психрофильном режиме, соответственно, в 1,01; 1,04; 1,12 раз.

В результате моделирования товарного биогаза сделано следующее заключение: в психрофильном режиме работы накопительного биореактора получается больший выход товарного биогаза, вследствие уменьшения требуемого количества теплоты для нагрева исходного навоза в предсбраживателе: с увеличением объемов перерабатываемого навоза выход товарного биогаза возрастает; требуемая температура нагрева исходного навоза снижается с увеличением объема перерабатываемого навоза.

В пятой главе обоснована эффективность предлагаемой технологии переработки бесподстилочного навоза на примере животноводческих хозяйств

Чуралчинского улуса РС (Я) с различным поголовьем коров: «Билиилээх» - 27 гол. «Булуус» - 54 гол, «Чаран» - 83 гол и «Уйгу» -113 гол

основные выводы

1 Для форм хозяйствования, сложившихся в животноводстве Якутии и жестких природно-климатических условий региона из существующих методов и способов переработки бес подстилочного навоза КРС наиболее рациональным является анаэробное метановое сбраживание в психрофильных биоэнергетических установках, работающих в накопительном режиме

2 Управляемыми технологичными факторами. оказывающими существенное влияние на процесс метанового сбраживания в накопительном биореакгоре являются, влажность сбраживаемого субстрата, доза и периодичность его загрузки, постоянство температуры сбраживания Предпочтительными являются значения периодичности загрузки субстрата через 4 сут и доза загрузки 0,25% от рабочего объема биореактора, влажность исходного навоза 90%.

3 Полученная теплотехническая модель позволяет рассчитать количество теплоты, идущее на нагрев и поддержание температуры сбраживания в накопительном биореакторс При этом учитываются объем производимого навоза, температуры окружающей среды и исходного навоза, определяются температура нагрева навоза в предсбраживателе, материал и толщина теплой юляции биореактора При равных начальных условиях, в психрофилыюм режиме работы расходуется в 2 раза меньше теплоты на нагрев (Оимт). чем в мезофильном Так, при температурах окружающего воздзха и навоза 5 °С от 27 гол КРС в психрофильном режиме Онагр 5575,7 МДж/юд. а в мезофильном Она! р~ 11151,3 МДж/год. С увеличением объемов биореакторов уменьшается Онах р В психрофильном режиме для различных поголовий животных удельное количество теплоты на 1 корову ( Онагр уд) составляет: 27 гол= 206.2 МДж/год гол., 54 гол = 194,3 МДж/год гол, 83 гол = 181,9 МДж/год гол; 113 гол = 194,3 МДж/год гол

4. По энергетической модели можно определить выход товарного биогаза с учетом потерь теплоты в окр) жающую среду и на собственные нужды В связи с уменьшением потерь тепла через теплоотдающие поверхности, выход товарного биогаза возрастает с увеличением объемов биореакгоров При равных начальных условиях, в психрофильном режиме получается больше товарного биогаза чем в мезофильном. Так, при температурах окружающего воздуха и навоза 5 °С от 27 гол. КРС в психрофильном режиме \¥т=30964.3 МДж/год, а в мезофильном \УТ=27278.7 МДж/год.

5. Устойчивой работы психрофильного биорсактора в накопительном режиме можно добиться при использовании адаптированной естественной ассоциации микроорганизмов, находящейся в навозе животных. Адаптацию следует осуществлять постепенно - в зависимости от стабильности газовыделения, поддерживающего горение, ежедневно снижать температуру сбраживания на 0,5 °С.

6. Экономические эффекты от внедрения предложенной технологии определены для поголовий коров в 27. 54, 83 и 113 гол. на основе нормативных

документов, принятых для крестьянских хозяйств Республики Саха (Якутия). Экономические показатели составили: КХ «Билиилээх» (27 коров) - 137,1 тыс. руб./год; КХ«Булуус» (54 коров) - 299,6тыс. руб./год; КХ «Чаран»( 83 коров) -467,8 тыс. руб./год; КХ «Уйгу» (113 коров) - 731,3 тыс. руб./год.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Друзьянова В.П., Ноев Д.М. Возможности применения биогазовых установок в сельском хозяйстве Республики Саха (Якутия) / Будущее якутского села. Сборник материалов III республиканской научно-практической конференции. - Якутск: Якутский филиал «Издательство СО РАН», 2000. -С.225...227.

2. Евтеев В.К., Друзьянова В.П. Особенности механизации животноводства в Республике Саха (Якутия) // Матер, регион, науч. - практ. конф. «Актуальные проблемы АПК». Ч.З: Механизация с.-х. пр-ва. - 2 март -Иркутск. ИрГСХА, 2001. - С. 14... 17.

3. Евтеев В.К., Друзьянова В.П. Методика перевода температурного режима при анаэробном сбраживании навоза крупного рогатого скота с мезофильного в психрофильный/Актуальные проблемы механизации сельского хозяйства: Сб. научных трудов. Иркутск: ИрГСХА, 2002.-С.130...133.

4. Друзьянова В.П. Утилизация навоза крупного рогатого скота в биогазовых установках / Вузовская наука - основа подготовки агроспециалистов. Материалы республиканской научно - практической конференции, 27 - 28 марта 2003 г. - Якутск: дизайн - студия «Урсун», 2003. - С.98.. .99.

5. Друзьянова В.П. Параметры, характеризующие энергетическую сторону процесса анаэробного сбраживания в накопительной биоэнергетической установке /Проблемы и перспективы подготовки специалистов для промышленно-хозяйственного комплекса. Материалы республиканской научно-практической конференции, 24 января 2003 г. - Якутск, 2004. - С. 78...81.

^^^—

-о * Л*

РНБ Русский фонд

2006-4 1714

Лицензия ЛР № 070444 от 11.03.98 г. Подписано к печати 11.05.04 г. Формат 60х84 Тираж 100 экз. Заказ № 080207

Отпечатано на ризографе ИрГСХА >

664038, г. Иркутск, пос. Молодежный ' /

2 3 г,/

ВВЕДЕНИЕ. 4-

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЯ. 11

1.1. Особенности механизации животноводства в Республике Саха (Якутия). 11

1.2. Методы и способы переработки бесподстилочного навоза. 17

1.3. Микробиологические и биохимические основы процесса метанового сбраживания. 23

1.4. Факторы, воздействующие на процесс метанового сбраживания навоза крупного рогатого скота. 25

1.5. Параметры, характеризующие процесс анаэробного сбраживания навоза крупного рогатого скота. 3 6

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ. 39

2.1. Энергетическая модель накопительной биоэнергетической установки. 39

2.2. Теплотехническая модель накопительной биоэнергетической установки. 43

2.3. Спонтанное перемешивание в биореакторе накопительной биоэнергетической установки. 56

ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ. 63

3.1. Общая методика экспериментальных исследований. 63

3.2. Описание лабораторной установки для проведения экспериментов по анаэробному метановому сбраживанию.65

3.3. Методика получения адаптированных к психрофильным условиям естественных метаногенных мезофильных микроорганизмов.

3.4. Методика определения влажности и зольности.70

3.5. Планирование и обработка результатов эксперимента.72

3.6. Методика экспериментальных исследований режимов работы накопительной биоэнергетической установки.81

ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ.83

4.1. Результаты эксперимента по адаптированию естественных метаноген-ных микроорганизмов к психрофильным условиям.83

4.2. Результаты опытов по исследованию режимов работы накопительной биоэнергетической установки по анаэробному сбраживанию бесподстилочного навоза крупного рогатого скота.85

4.3. Имитационные модели анаэробного метанового сбраживания в накопительной биоэнергетической установке.95

4.4. Результаты моделирования количества теплоты, идущего на нагрев исходного навоза и поддержание температуры сбраживания в накопительной биоэнергетической установке.102

4.5. Результаты моделирования выхода товарной энергии.107

ГЛАВА 5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПЕРЕРАБОТКИ

БЕСПОДСТИЛОЧНОГО НАВОЗА КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА

АНАЭРОБНЫМ СБРАЖИВАНИЕМ В БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ

УСТАНОВКЕ.112

Республика Саха (Якутия) располагает огромными земельными ресурсами, но площади, пригодные для сельскохозяйственного освоения, весьма ограничены.

В последние годы резко сократилось применение минеральных и органических удобрений, почти не ведутся мелиоративные работы. Из-за перегрузки сельскохозяйственных угодий населением и домашним скотом происходит интенсивное уменьшение их плодородия.

Повышение содержания биогенных веществ и гумуса в почве достигается внесением органических удобрений. Одним из наиболее доступных и традиционных видов органических удобрений является навоз крупного рогатого скота. Значимость навоза крупного рогатого скота как удобрения подтверждается тем, что в тонне бесподстилочного навоза в среднем содержится 5 кг азота, 2,5 кг фосфора и 6 кг калия. С дозой навоза 60 т/га (с влажностью 8790 %) в почву их будет внесено около 300, 150 и 360 кг соответственно. Почва при разложении органического вещества навоза обогащается гумусом и углекислым газом, необходимом для воздушного питания растений. Также улучшаются её биологические, химические свойства, водный и воздушный режимы [67, 71, 73]. При недостаточно проработанной технологии переработки, удобрительные качества навоза могут быть утрачены и он будет являться весьма опасным источником загрязнения окружающей среды [12, 20, 26,31,34,35].

В хозяйствах республики крупный рогатый скот содержится без подстилки, а полученный навоз вывозят на близлежащие пахотные или на открытые участки. Навоз, вывезенный зимой, весной долго не оттаивает, что приводит к значительному затягиванию с обработкой почвы и подготовкой её к посеву. В Якутии, регионе вечной мерзлоты, патогенные микроорганизмы в навозе и почве обладают повышенной устойчивостью к воздействию внешних факторов и годами сохраняют жизнеспособность и патогенность. По данным Якутского НИИСХ, кишечная палочка выживает в кучах навоза до 1,5 лет, золотистый стафилококк- до 2 лет, микобактерии туберкулёза — до 4, мытный стрептококк — до года [78].

В Центральной Якутии, где сосредоточено около 90 % всего поголовья крупного рогатого скота отсутствуют технологии по переработке производимого навоза. В силу этого навоз затрудняет нормальное и безопасное функционирование животноводческих ферм, находящихся непосредственно в населённых пунктах. Отсутствие технологий по переработке навоза приводит к многолетним накоплениям навоза около ферм, расположенных рядом с естественными водоемами, что влечет за собой их сильное загрязнение. Так, из-за попадания в озера биогенных элементов содержание нитратов, нитритов, аммония и фосфатов превышает допустимые нормы. В некоторых озерах Заречной группы районов Республики Саха (Якутия) отмечено превышение ПДК нитратов в 110-120 раз, фосфатов - в 70-80 раз. В сельской местности население потребляет воду из этих водоемов без какой-либо очистки. Авторы работы [110] считают, что отсутствие технологий по переработке навоза является одной из существенных причин увеличения заболеваемости сельских жителей онкологическими болезнями желудочно-кишечного тракта, дизентерией и инфекционными гепатитами. Все это не оставляет сомнений в том, что навоз выступает опасным фактором передачи возбудителей инфекционных и инвазионных болезней человеку и животным, источником заражения пастбищ и водоёмов.

В настоящее время в республике достаточно остро стоит энергетическая проблема. В сельском хозяйстве она усугубляется дефицитом энергетических мощностей, недостаточным уровнем централизации электроснабжения, обусловленных территориальной рассредоточенностью населения. Теплоснабжение животноводческих ферм, других производственных объектов и жилого сектора осуществляется от мелких котельных, работающих на привозном жидком и твердом топливе, доставка которого требует больших экономических и энергетических затрат. Отсюда и вытекают все те негативные показатели, присущие для системы теплоснабжения в условиях Республики Саха (Якутия) [8].

В сельской местности уровень потребления энергии на душу населения почти в 2 раза, а по отдаленным населенным пунктам в 3-4 раза ниже, чем в среднем по республике. Особо остро стоит проблема топливо - и энергообеспечения потребителей 266 отдаленных сельских населенных пунктов, в которых проживает около четверти сельского населения. Транспортировка угля до таких пунктов сопровождается физическими потерями, достигающими 30 %, значительным расходом моторного топлива.

Исходя из вышеперечисленного, необходимо отказаться от практики вывоза неподготовленного навоза, получаемого в стойловый период, принять меры по его переработке и хранению с целью получения качественного органического удобрения и топлива.

Существуют различные методы и способы переработки бесподстилочного навоза животных для получения органических удобрений [6, 12, 26, 60, 71]. Но ни один из них не находит широкого и эффективного применения в Якутии по причине жестких природно-климатических условий и низкого технического уровня сельхозпроизводства.

В данной ситуации, наиболее подходящим способом переработки бесподстилочного навоза крупного рогатого скота является анаэробное метановое сбраживание в сооружениях накопительного типа, устанавливаемых непосредственно в животноводческих помещениях.

Переработка навоза путем метанового сбраживания имеет следующие достоинства, выгодно отличающих его от других методов и способов переработки [10, 11,12, 14,15, 19, 23, 42, 88]:

- выделяемый биогаз является источником энергии;

- получение высококачественного органического удобрения;

- уничтожение яиц гельминтов, семян сорных растений, подавление запаха навоза;

- поддержание чистоты окружающей среды;

- улучшение социальных условий проживания сельского населения;

- возможность организации безотходного производства.

Автор работы [27] пишет, что оптимального функционирования системы человек — сельскохозяйственное производство — природная среда можно достигнуть, применяя биоэнергетические установки в усадьбах фермерских хозяйств.

По температурным режимам биогазовые технологии подразделяются на психрофильный (10-25° С), мезофильный (30 —35 °С), термотолерантный (40 -45°С) и термофильный (50 — 60 0 С). В нашей стране, психрофильный режим, по сравнению с остальными режимами, изучен мало. Данный режим сбраживания широко применяется в Китае, Вьетнаме и Индии [33]. Снижение скорости брожения при психрофильных температурах компенсируется простотой конструкций биореакторов и легкостью их эксплуатации.

В Республике Саха (Якутия) стоимость электроэнергии самая высокая по России, поэтому ни мезофильный, тем более термофильный режимы сбраживания энергетически и экономически невыгодны.

Актуальность работы: в настоящее время в Республике Саха (Якутия) отсутствуют технологии по переработке производимого бесподстилочного навоза крупного рогатого скота. Существуют разные методы и способы по переработке бесподстилочного навоза крупного рогатого скота. Но их широкое использование ограничивается суровыми природно-климатическими условиями региона и существующими в настоящее время формами хозяйствования, сложившимися в животноводстве республики.

Применение технологии анаэробного метанового сбраживания бесподстилочного навоза крупного рогатого скота в биогазовых установках позволит получать не только высококачественное минерализированное органическое удобрение, но и биогаз — источник энергии. Кроме этого, при использовании данной технологии переработки навоза животных будут соблюдены требования охраны окружающей среды.

Цель работы: обоснование и разработка ресурсосберегающей технологии анаэробного сбраживания бесподстилочного навоза крупного рогатого скота в психрофильном режиме для хозяйственных и природно-климатических условий Республики Саха (Якутия).

На основе поставленной цели сформулированы следующие задачи исследований:

- разработать методику адаптации естественной ассоциации мезо-фильных микроорганизмов, заселяющих кишечно-желудочный тракт крупного рогатого скота к психрофильным условиям;

- разработать методику и провести экспериментальные исследования в режимах работы накопительной биоэнергетической установки;

- разработать методику энерго - и теплотехнического расчета биоэнергетической установки;

- обосновать возможность спонтанного перемешивания в накопительной биоэнергетической установке;

- обосновать экономическую эффективность применения предлагаемой технологии переработки бесподстилочного навоза крупного рогатого скота в условиях Республики Саха (Якутия).

Объектом исследования являлся технологический процесс ресурсосберегающей утилизации бесподстилочного навоза крупного рогатого скота, основным элементом которого выступает биоэнергетическая установка.

Предмет исследований — режим работы биоэнергетической установки.

Научная новизна работы:

1. Получена энергетическая модель накопительной биоэнергетической установки, позволяющая определять выход товарного биогаза в зависимости от климатических, хозяйственных и конструктивных параметров.

2. Выведена теплотехническая модель накопительной биоэнергетической установки, согласно которой определяется требуемое количество теплоты на поддержание режима сбраживания в накопительной биоэнергетической установке.

3. Разработана методика адаптирования естественной мезо-фильной метаногенной микрофлоры, заселяющей кишечно-желудочный тракт крупного рогатого скота к психрофильным условиям.

Практическая ценность. Разработана методика адаптирования естественных мезофильных метаногенных микроорганизмов, заселяющих кишеч-но-желудочный тракт крупного рогатого скота к психрофильным условиям. Показана возможность работы биоэнергетической установки анаэробного метанового сбраживания бесподстилочного навоза крупного рогатого скота в накопительном психрофильном режиме, как наиболее подходящем способе переработки в условиях Республики Саха (Якутия).

Апробация. Основные положения диссертационной работы доложены на: III республиканской научно-практической конференции «Будущее якутского села», состоявшейся 6 апреля 2000 г. в Якутской ГСХА; 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.; республиканской научно-практической конференции «Проблемы и перспективы подготовки специалистов для промышленно-хозяйственного комплекса Республики Саха (Якутия)», 24 января 2003 г. в Якутском ГИТИ; республиканской научно-практической конференции «Вузовская наука — основа подготовки агроспециалистов», 27 -28 марта г. Якутск; в Восточно

Сибирском ГТУ, 12 ноября 2003 г.; в Бурятской ГСХА, 14 ноября 2003 г.; в Красноярском ГАУ, 10 декабря 2003 г.

Публикация. По теме диссертации опубликованы 5 печатных работ общим объемом 1,2 печатных листов.

Внедрение. По результатам диссертационной работы внедрена лабораг торная установка для проведения практических занятий на кафедре механизации и электрификации сельскохозяйственного производства Якутской ГСХА. Рекомендации к внедрению в производство ^приняты Управлением сельского хозяйства Чурапчинского улуса и Министерством сельского хозяйства Республики Саха (Якутия).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы и приложений. Она включает 7 таблиц, 31 рисунок, 5 приложений. Список литературы включает 136 наименований, из них 6 на иностранных языках.

1. Для форм хозяйствования, сложившихся в животноводстве Якутии и жестких природно-климатических условий региона из существующих мето дов и способов переработки бесподстилочного навоза крупного рогатого ско та наиболее рациональным является анаэробное метановое сбраживание в психрофильных биоэнергетических установках, работающих в накопитель ном режиме.2. Управляемыми технологичными факторами, оказывающими сущест венное влияние на процесс метанового сбраживания в накопительном биоре акторе являются: влажность сбраживаемого субстрата (В, %), периодичность загрузки свежего навоза (Пз, сут), постоянство температуры сбраживания.Предпочтительными являются значения периодичности загрузки субстрата через 4 сут и влажность исходного навоза 90 %.3. Полученная теплотехническая модель позволяет рассчитать количест во теплоты, идущее на нагрев исходного навоза и поддержание температуры сбраживания в накопительном биореакторе. При этом учитываются объем производимого навоза, температуры окружающей среды и исходного навоза, определяются температура нагрева навоза в предсбраживателе, материал и толщина стенок, теплоизоляции биореактора. По результатам исследований, при равных начальных условиях, в психрофильном режиме работы расходу ется в 2 раза меньше теплоты на нагрев (QHAHP)» чем в мезофильном. Так, при МДж/год. С увеличением объемов биореакторов уменьшается QHAFP- В псих рофильном режиме для различных поголовий животных удельное количество теплоты на 1 корову ( ОИАГР.УД) составляет: 27 гол= 206,2 МДж/годгол.; 54 гол = 194,3 МДж/годгол; 83 гол = 181,9 МДж/годгол; 113 гол = 194,3 МДж/год гол.4. Полученная энергетическая модель накопительной БЭУ позволяет определить выход товарного биогаза с учетом потерь теплоты в окружающую среду и на собственные нужды. С увеличением объемов биореакторов, в связи с уменьшением потерь тепла через теплоотдающие поверхности, выход товарного биогаза возрастает. При равных начальных условиях, в психрофильном режиме получается больше товарного биогаза (Wj), чем в мезофильном. Так, при температурах окружающего воздуха и навоза 5 ^С от 27 голов коров в психрофильном режиме WT=30964,3 соответственно, 144913,7 и 131595,3 МДж/год.5. Устойчивой работы психрофильного биореактора в накопительном режиме можно добиться при использовании адаптированной естественной ассоциации микроорганизмов, находящейся в навозе животных. Адаптацию следует осуществлять постепенно - в зависимости от стабильности газовы деления, поддерживающего горение, ежедневно снижать температуру сбра живания на 0,5

6. Экономические эффекты от внедрения предложенной технологии оп ределены для поголовий коров в 27, 54, 83 и 113 гол, на основе нормативных документов, принятых для крестьянских хозяйств Чурапчинского улус Рес публики Саха (Якутия). Экономические показатели составили: ЮС «Билиилэ эх» (27 голов коров) - 137,1 тыс. руб./год; КХ«Булуус» (54 гол) - 299,6 тыс.руб./год; КХ «Чаран»(83 гол) - 467,8 тыс. руб./год; КХ «Уйгу» (ИЗ гол) -

731,3 тыс. руб./год.

1. Аграрный сектор Якутии и пути выхода из кризиса. — М.: Изд-во МСХА, 1998.-138 с.

2. Агропромышленный комплекс Республики Саха (Якутия) за 1997-2002 Г.Г.: Статистический сборник/ Комитет государственной статистики Республики Саха (Якутия).- Якутск: 2003. — 86 с.

3. Агропромышленный комплекс Якутской АССР (социально- экономические проблемы)/ Е.Д.Конников, Д.И.Сыроватский, Н.Н.Тихонов, И.Е.Томский и др. Под ред. Тихонова. - Якутск: Як. кн. изд., 1988. - 190 с.

4. Адлер Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий /Ю.П.Адлер, Е.В. Маркова, Ю.В. Грановский и др. — 2-е изд., перер. и доп. - М,: Наука, 1976. — 280 с.

5. Алексеев Г.Н. Общая теплотехника: Учеб. пособие. - М.: Высшая школа, 1980. — 552 с , ил.

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

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

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

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

10. Баадер В., Доне Е., Бренндерфер М. Биогаз. Теория и практика. (Пер. с нем. и предисловие М.И.Серебряного.) — М.: Колос, 1982. - 148 с , ил.

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

12. Бесподстилочный навоз и его использование для удобрения. Предислов. и пер. с нем. П.Я.Семенова. — М., Колос, 1978.

13. Биогаз-85. Проблемы и решения: Материалы сов, - фин. симпоз. 4-6 февраля 1985г. - Москва; Хельсинки, 1985 — 279 с.

14. Биотехнология - сельскому хозяйству / А.Г. Лобанок, М.В. За- лашко, Н.И. Анисимова и др.. Под ред. А.Г. Лобанка. - Мн.: Ураджай, 1988.-199 с.

15. 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 с , ил.

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

17. Брагинец Н.В., Палишкин Д.А. Курсовое и дипломное проектирование по механизации животноводства. — 3 изд., перераб. и доп. — М.: Агропромиздат, 1991. - 191 с.

18. Броунштейн Б.И., Фишбейн Г.А. Гидродинамика, массе - и теплообмен в дисперсных системах. — Л.: Химия, 1977. — 280 с , ил.

19. Вакула В. Биотехнология: Что это такое? - М.: Молодая гвардия, 1989.

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

21. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки данных. - М.: Колос, 1973. - 199 с , ил.

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

23. Виестур У.Э., Шмите И.А., Жилевич А.В. Биотехнология: Биоло- гические аспекты, технология, аппаратура. — Рига: Зинатне, 1987. — 263 с.

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

25. Вознесенский В.А. Статистические методы планирования эксперимента в технико-экономических исследованиях. - М.: Статистика, 1974. - 192 с.

26. Ворошилов Ю.И., Дурдыбаев Д., Ербанова Л.Н. и др. Животноводческие комплексы и охрана окружающей среды. — М.: Агропромиз-дат, 1991.-107C.

27. Гераскин Н.Н. Планировка и застройка фермерских усадеб. - М.: Колос, 2000. - 160 с , ил.

28. Гидродинамика газо-жидкостных смесей в трубах/ В.А.Мамаев, Г.Э.Одинария, Н.И.Семенов, А.А.Точигин. — М.: Недра, 1969. - 208 с.

29. Гидравлика и гидравлические машины/ 3.В.Ловкие, В.Е.Бердышев, Э.В.Костюченко, В.В.Дейнега. — М.: Колос, 1985. - 303 с , ил.

30. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов/ Т.М.Башта, С.Руднев, Б.Б.Некрасов и др. - 2-е изд., перераб. - М.: Машиностроение, 1982. — 423 с , ил.

31. Горбунов А.В. Центровывоз животноводческой продукции в агропромышленном комплексе. — М.: Агропромиздат, 1988. — 110 с,

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

33. Гюнтер Л.И., Гольдфраб Л.Л. Метантенки. - М.: Стройиздат, 1991. - 128 с, ил. Долгов B.C. Гигиена уборки и утилизации навоза. - М.: Россельхозиздат, 1984. - 175 с , ил.

34. Докучаев Н.А., Стома Л.А., Гогин В.М. Удаление и использова- ние навоза. - М.: Россельхозиздат, 1976. — 53 с , ил.

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

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

37. Драганов Б.Х. и др. Теплотехника и применение теплоты в сельском хозяйстве. — М.: Агропромиздат, 1990. — 463 с , ил.

38. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ: В 2-х кн. Кн.2/ Пер. с англ. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Финансы и статистика, 1987.-351 с , ил.

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

40. 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.

41. Евтеев В.К., Друзьянова В.П. Особенности механизации животноводства в Республике Саха (Якутия) // Матер, регион, науч. - практ. конф. «Актуальные проблемы АПК».Ч.З: Механизация с.-х. пр-ва. — 2 март - Иркутск. ИрГСХА, 2001. - 14... 15.

42. Ермоленков А., Павличенко В.Н., Мовсесов Г.Е., Маслич В.К. Показатели работы биоэнергетической установки// Мех. и эл. с/х-ва. — 1987.-№11-С.62...63.

43. Захаров А.А. Применение теплоты в сельском хозяйстве. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Агропромиздат, 1986. - 288 с , ил.

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

45. Иванов Б.И., Виестур У.Э., Швинка Ю.Э., Бабурин Л.А. Метод оценки составляющих энергетического баланса при культивировании • микроорганизмов в лабораторных биореакторах// Изв. АН Латв. ССР — 1984.-№3.-С.91...95.

46. Калюжный СВ., Пузанков А.Е., Варфоломеев Д. Биогаз: проблемы и решения/ Биотехнология Т.21. — М., 1988. — 180 с.

47. Калюжный СВ., Столярова М.А., Варфоломеев Д., Соколова Т.Г. / Тезисы докладов республиканской конференции. — Кишинев, 1988. — 32-36.

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

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

50. Келов К., Чопанов М.Г. Получение биогаза из птичьего помета при различных влажностях субстрата / Тезисы докладов совещания «Био-газ-87». - Рига, 1987. - С60.

51. Келов К., Байрамов В.Р., Кашанов А. Получение биогаза из верблюжьего и конского навоза / Тезисы докладов совещания «Биогаз-87». — Рига, 1987.-С.59.

52. Кигель Е.М. Эксплуатация канализационных очистных сооружений. — Киев: Будивельник, 1978. — 144 с , ил.

53. Ковалев А.А., Марсагишвили Г.П. Анаэробная переработка твердого навоза с рециркуляцией жидкой фракции сброженного осадка . / Тезисы доютадов республиканской конференции. — Кишинев, 1988. — СЗО-32.

54. Ковалев А.А., Лосяков В.П. Результаты исследований экспериментальной биогазовой установки // Мех. и эл. с/х-ва. - 1987. - №11 -С.60...62.

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

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

57. Комплекс мероприятий по биологическому обеззараживанию и переработке навоза и птичьего помета в условиях Якутии: Методические рекомендации/ РАСХН. Сиб. отд-ние НПО «Якутское». Якут. НИИСХ. — Новосибирск, 2000. — 16 с.

58. Кораблев А.Д. Экономия энергоресурсов в сельском хозяйстве. — М.: Агропромиздат, 1988. — 208 с , ил.

59. Кузьмин А.Е. Гидравлическая характеристика доильных установок. - Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та, 1997. — 176 с.

60. Кутателадзе С., Стырикович М.А, Гидродинамика газожидкостных систем, — М.: Энергия, 1976. — 296 с.

61. Лариков Н.Н. Теплотехника. Учеб. Для вузов. -3-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1985. - 432 с , ил.

62. Лер Р. Переработка и использование сельскохозяйственных отходов /Пер. с англ. В.В.Новикова; Под ред. и с предисл. А.Н.Шимко, — М.: Колос, 1979.-415 с.

63. Лукьяненков И.И. Перспективные системы утилизации навоза (в хозяйствах Нечерноземья), — М.: Россельхозиздат, 1985. — 176 с, ил.

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

65. Метантенк: А. с. 1161488 СССР/ В.В.Крикис, А.А.Абеле, В.Д.Прокопенко и др. - 1985. - №22. - 109.

66. Мельников СВ. Технологическое оборудование животноводческих ферм и комплексов. 2-е издание переработанное и дополненное. — Л.: Агропромиздат, ленинградский отдел, 1985 — 640 с.

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

68. Мельников СВ. и др. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов/ В.Мельников, В.Р.Алешкин, П.М.Рощин. - 2-е изд., перераб. И доп. - Л.: Колос, Ленинградское отд-ие, 1980.-168 с, ил.

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

70. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. — М.: Энергия, 1977.-344 с.

71. Мовсесов Г.Е., Павличенко В.Н. Исследования экологической эффективности БЭУ/ Тезисы докладов республиканской конференции. — Кишинев, 1988.-С.67...70.

72. Мишунин И.Ф., Шевченко М.И. Этюды о биотехнологии:/ Отв. ред. В.К.Лишко. - Киев: Наук.думка, 1989. - 152 с , ил.

73. Муромцев Г. Сельскохозяйственная биотехнология: Состояние, перспективы развития. — Международный сельскохозяйственный журнал, 1986.-№3-С.56...61.

74. Навозохранилище для ферм и комплексов крупного рогатого скота Республики Саха (Якутия): Методические рекомендации/ РАСХН. Сиб. отд-ние НПО «Якутское». Якут. НРШСХ. - Якутск, 1993. - 12 с.

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. - 57...59.

77. Ножевникова А.Н., Елютина Н.Ю., Некрасова В.К. Метаногенная активность микрофлоры полигона ТБО / Тезисы докладов республиканской конференции. - Кишинев, 1988. - 105... 107.

78. О состоянии агропромышленного комплекса Республики Саха (Якутия) за 1990-1999 годы: Статистический сборник/ Госкомстат Республики Саха (Якутия). — Якутск: 2000. - 105 с.

79. Операционная технология откорма крупного рогатого скота/ Сост. Е.А.Машков. - М.: Росагропромиздат, 1988. - 220 с , ил.

80. Органические удобрения в интенсивном земледелии / В.А.Васильев, И.И.Лукьяненко, В.Г.Минеев и др.; Под ред. В.Г.Минеева. -М. : Колос, 1984.-303 с.

81. Остроумов А. Введение в биохимическую экологию. — М.: Изд- воМГУ, 1986.-C.176.

82. Панцхава Е.С. Твердофазная метаногенерация высококонцентрированных отходов сельскохозяйственного производства и городов/ Тезисы докладов республиканской конференции. - Кишинев, 1988. - 5...9.

83. Панин В.И. Справочник по теплотехнике в сельском хозяйстве. — М.: Россельхозиздат, 1979. — 333 с , ил.

84. Письменов В.Н. Получение и использование бесподстилочного навоза. - М.: Росагропромиздат, 1988. - 206 с , ил.

85. Попов Н.Т. Состояние земледелия Якутии и пути выхода из кризиса/ Аграрный сектор Якутии и пути выхода из кризиса. - М.: Изд — во МСХА, 1998.-С. 72..74.

86. Просвирник 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.

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

88. Пузанков А.Г. Метод биологической обработки сельскохозяйственных отходов// Мех. и эл. Сельского хозяйства. — 1987 - №11 — С 56...57.

89. Пузанков А.Г., Мхитарян Г.Д., Гришаев И.Д. Обеззараживание стоков животноводческих комплексов. - М.: Агропромиздат, 1986. - 175 с , ил.

90. Районирование и мелиорация мерзлотных почв Якутии. — Новосибирск: Наука, 1978. - 176 с.

91. Реннеберг Р., Реннеберг И. От пекарни до биофабрики: Пер. с нем. - М.: Мир, 1991. - 112 с , ил.

92. Российская Академия наук. Сибирское отделение. Якутский институт биологии. Отчет к договору на проведение работы (I часть).« Разработка технологии получения биогаза в сельских улусах Республики Саха» (1995 - 1996 год).

93. Рудик В.Ф., Ротару СП. Анаэробная биоконверсия отходов животноводства / Тезисы докладов республиканской конференции. — Кишинев, 1988.-С.25...29.

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

95. Сафонов В.В., Рыбалко A.M. Механизация водоснабжения, поения и очистки помещений на животноводческих комплексах. Учеб. пособие для сред. сел. проф.-техн. училищ. - М.: Высш. школа, 1981. — 94 с , ил.

96. Сельское хозяйство Республики Саха (Якутия): Стат. справ./ Госкомстат Республики Саха (Якутия). — Якутск: 2000. — 27 с.

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

98. Система ведения агропромышленного производства Республики Саха (Якутия) до 2005 г / РАСХН. Сиб. отд-ние. Якут. НИИСХ. - Новосибирск, 1999.-304 с.

99. Состав и питательность кормов (союзные республики, экономические районы РСФСР): Справочник/ И.С.Шумилин, Г.П.Державина, Ар-тюшин и др.; Под ред. И.С.Шумилина. — М.: Агропромиздат, 1986. — 303 с.

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

101. Статистическое моделирование и прогнозирование: Учеб. пособие/ Г.М.Гамбаров, Н.М.Журавель, Ю.Г.Королев и др.; Под ред. А.Н.Гранберга. — М.: Финансы и статистика, 1990. - 383 с , ил.

102. Стратегия и тактика исследований в земледелии на основе теории планирования эксперимента: Метод, рекомендации/ РАСХН. Сиб. отд-ие; Подгот. А.Я.Жежер, A.M. Криков, А.Н.Власенко, О.Д.Сорокин. — Новосибирск, 1999.-ПО с.

103. Тепло - и массообмен. Теплотехнический эксперимент. Справочник/ Е.В.Аметистов, В.А.Григорьев, Б.Т.Емцов и др.; Под общ. ред. В.А.Григорьева и В.М.Зорина. - М.: Энергоиздат, 1982. - 512 с , ил.

104. Теплотехника: Учеб. для вузов/ А.П.Баскаков, Б.В.Берг, О.К.Витт и др.; Под ред. А.П.Баскакова. - 2 - е изд., перераб. - М.: Энергоатомиз-дат, 1991.-224 с , ил.

105. Теплотехника: Учеб. для вузов / В.Н.Луканин, М.Г.Шатров, Г.М.Камфер и др; Под ред. В.Н.Луканина. - 3-е изд., испр. - М.: Высш. шк., 2002.-671 с, ил.

106. Теплоэнергетика и теплотехника: Общие вопросы: Справочник/ Под общ. ред. чл. - корр. РАН А.В.Клименко и проф. В.М.Зорина. - 3-е изд., перераб. - М.: Издательство МЭИ, 1999. - 528 с , ил.

107. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент: Справочник/ Под общ. ред. чл. - корр. РАН А.В.Ютименко и проф. В.М.Зорина, - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Издательство МЭИ, 2001. — 564 с, ил.

108. Техническая биоэнергетика// Тезисы докладов II Всесоюзного совещания. - Саратов, 17-19 сентября 1985г.: М. - 1985. -С.4...5.

109. 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. - 40-44.

110. 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.

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

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

113. Шрамков В.М. Купите биогазовую установку// Энергия: экономия, техника, экология. - %8. - С47...48.

114. Штеренлихт Д.В. Гидравлика: Учебник для вузов. — М.: Энерго- атомиздат, 1984. — 640 с , ил.

115. Фёрстер Э., Рёнц Б. Методы корреляционного и регрессионного анализа: Руководство для экономистов/ Пер. с нем. и предисл. В.М.Ивановой. — М.: Финансы и статистика, 1983. — 302 с , ил.

116. Физические величины: Справочник/ А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, A.M. Братковский и др.; Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. - М.: Энергоатомиздат, 1991. — 214.

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

118. Фрумкин Б.Е. Развитие биотехнологии для сельского хозяйства и сотрудничества стран-членов СЭВ в этой области// Достиж. персп., 1984 -№35-С. 12...15.

119. Экологическая биотехнология: Пер. с англ./ Под ред. К.Ф.Форстера, Д.А.Дж.Вейза. - Л.: Химия, 1990. - Пер. изд.: Великобритания, 1987.-384 с : ил.

120. Янко В.Г., Янко Ю.Г. Обработка сточных вод и осадка в метан- тенках. - Киев: Будивельник, 1978. - 120 с.

121. Со11егап Е. Gnubal Anaerobic Sludge: G Lettinge et al. (eds) / 1988 Pudos, Wageningen (the Netherlands).

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

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

124. Prog. 6 th. Biogas Conputer Conference (26.11 - 17.12.1987) - Stok- holm, 1988.-260p.