автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Совершенствование технологической линии очистки навозных стоков на основе использования установки с комбинированным способом коагуляции-флотации

>ЧШ-ИСХ:ЛЕДОВАТЕЛЬСКИЯ И ПРОЕКТШ-ТЕХШЛОГИЧЕСШ ИНСТИТУТ МЕХАНИЗАЦИИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЕ РСФСР

На правах рукописи

Ш1КОВ Николая Гурьевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЛИНИИ ОЧИСТКИ НАВОЗНЫХ СТОКОВ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УСТАНОВКИ С КОМБИНИРОВАННОМ СПОСОБОМ КОАГУЛЯДИИ-ФЛОТАПЖ

5.20.01 - механизация сельскохозяйственного производства

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ленинград - Пушкин 1991

Работа выполнена в Вологодском молочном институте

Научный руководитель - кандидат технических наук,

доцент Н.Ф.ИПШЬЕБСКИЯ

Научный консультант - кандидат химических наук,

доцент А.А.ЯНКОВСКИЙ

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор Б.И.ВАГИН

кандидат технических наук , ст.научн.сотр. А.Н. ХАРИТОНОВ

Ведущая организация - Эколого-технологическая лаборатория

(ЭТИЛ) Вологодского научного центра Ленинградского отделения АН РСФСР

Защита диссертации назначена на «2{ «срёЬраля 1991 г. в № часов на заседании специализированного Совета К020.1! по присуждению ученой степени кандидата технических наук в Научно-исследовательском и проектно-технологическом инстмту .механизации и электрификации сельского хозяйства Нечернозем зоны РСССР по адресу: 18362.5, Ленинград-Пушкин, п.о.Тярлево Фильтровское шоссе, дом.З. НИПТИМЭСХ НЗ РС$СР

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИПТИМЗС! Нечерноземной Зонк РСКР.

Автореферат разослан 42 "ян&аря 1991 года

Ученья секретарь специализированного совета кандидат технических наук,старший

научный сотрудник ' ' Н.К.ЧЕРЕй

ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЮТК

Актуальность темы. С реализацией в СССР крупномасштабной граммы строительства специализированных животноводческих сщриятий особое значение приобретает вопрос рационального ользования бесподстилочнсго навоза при обеспечении охраны ужаюцей среды. Одним из слабых звеньев при решении данной блеш является подготовка и использование жидкой фракции одного навоза (навозных стоков), направляемой на удобри-ьш-'й полив сельскохозяйственна угодий или же после извлеки ценных компонентов на сброс в водоем. Как показала ктика эксплуатации очистных сооружений при зкивотноводче-х комплексах, технологические линии, содержащие в основ-искусственнуго биологическую очистку, требуют значитель-капитальньтх вложений, а процессы извлечения различных ве-тв в них энергоемки и длительны. Кроме этого, вследствие окой нагрузки по ХПК и ВПК на указанные очистные сооруже-жидкость по качеству очистки не отвечает требованиям, дъявляеиым при ее использовании. Поэтому совершенствова-технологического процесса подготовки жидкой фракции к ользованию с разработкой технических средств является уальной задачей. Цель работы. Разработать установку для эффективной очист-навозных стоков животноводческих комплексов крупного рога-

0 скота и оптимизировать параметры обработки комбинирован-

1 методом коагуляции - флотации.

Объект исследования. Технологический процесс очистки на-ного стока крупного рогатого скота коагуляцией, флотацией :омбинированннм методом в экспериментальных установках.

Научная новизна. Теоретически и экспериментально обосно-¡а эффективность комбинированного метода очистки, вкгнчвя-•0 три последовательные стадии: электракоагуляцкто, фле ™а-1 воздухом и электрофлотацию применительно к навозным то!. Установлены рациональные параметры противотовдого з. "¡к-жоагулятора в зависимости от соотнопекш зон ксагуляци злотации взвесей. Полуиены математичзские «одели процессов :пределения рабочих органов флотации - пузырьков газов пс /мерам при флотации навозного стока. Обоснована ксксгрук-!но-гехнологическая схема единой проточной установки с

использованием комбинированного метода. Получены математик ские модели процессов очистки стока в единой установке и удельных энергозатрат е зависимости от основных факторов и определены оптимальные параметры. Разреботан фильтр для уме ньшения содержания взвешенных веществ в исходном навозном стоке.

На разработанные установку и фильтр получены авторское свидетельство а.сЛ» 1562323 и положительное решение ВКИИГШ от 12.07.89 г. по заявке I? 4661771/23-26.

Практическая значимость исследований. Состоит в обосновании параметров и режимов работы установки с комбинированным методом очистки навозных стоков. Разработана методика инженерного расчета производственной установки, которая может быть использована при проектировании аппаратов для очи< тки аналогичных сточных вод.

Реализация работы. Основные результаты научных исследований использованы Вологодским межотраслевым научно-технич« скик центром при разработке производственной установки "ЭХО-6", предназначенной для очистки навозных стоков,и институтом "Вологдагипроводхоз" при разработке проекта очиетм сооружений кокплекса на 10000 голов крупного рогатого скот; в совхозе "Нелазское" Вологодской области. Ввод в действие производственной установки в совхозе "Нелазское" намечаете; в I квартале 199I года.

Апробация. Материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на научных конференциях Вологодского молочного института (1936, 1986, 1990 г.г.).Ленинградского (1986 г.) Рязанского (1987 г.),Калининского (1990 г.) сельскохозяйственных институтов, научно-практической конференции БКПО "Прогресс" (Старая Купавна, 1989 г.), областной (Вологда, 1987 г.) научно-технической конференции молодых ученых к специалистов и республиканской (Алк:а-Ата, 1988 г.).

Публикация. По материала« диссертации опубликовано 4 печатных работы и выдано одно положительное решение на изобретение и одно авторское свидетельство.

Структура к объем. Диссертация состоит из вгецения,пкп глав.вызодов и предложений.списка литературы (91 наименование,в ток числе 3 ка иностранных языках) и 5 прилогекий,вс< го страниц 178 машинописного текста, 40 рисунков. ,г2 таблщ.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

введении кратко обоснована актуальность теш, излогены ос-вные положения, выносимые на заяиту.

главе "Обзср методов и средств обработки навозосодержаших оков" дан анализ существующих методов обработки навозосо-ржащих стоков по различным направлениям использования,при-цена их классификация, рассмотрены требования к составу ищенных стоков, направляемых на полив сельскохозяйственных льтур или т на сброс в водоем.

Установлено, что навозные стоки относятся к полидисперс-м системам, причем для обеспечения глубокой очистки требу-ся удаление коллоидной части примесей и высокомолекулярной ганики с преимущественным применением перспективных мето-в: биохимического, коагуляционной очистки, флотационной истки.

Обеденный сопоставительный анализ конструктивно-технологи-ских схем .аппаратов коагуляционной и флотационной очистки зозных стоков и исследований по ним (НИПТИМЭСХ НЗ РОКР, эаинский НИИ механизации и электрификации сельского хоэяй-за, НИШ Лесостепи и Полесья и др.) позволил определить ди скальную схему установки с использованием комбинирован-то метода очистки.

В соответствии с поставленной цельо были определены сле-кцие задачи исследований:

- на основании анализа теоретических положений процессов гктрокоагуляции, напорной флотации воздухом, злектрофлота-1 выделить основные факторы, определяющие эффективность ютки навозных стоков;

- обосновать схему единой комплексной установки для об-5отки навозных стоков с использованием электрокоагуляотон-\ очистки, очистки напорной флотацией воздухом и элект о->тационной очистки;

- определить конструктивно-технологические параметры щесса обработки навозного стока комбинированном методок

- исследовать процесс обработки навозного стока в комп-ссной установке в зависимости от основных факторов, опре-игаих эффективность счистки, оценить энергетические )аметры процесса;

- разработать и исследовать проточный фильтр для снижения содержания загрязнений в исходном навозном стока;

- разработать методику инженерного расчета производственной установки;

- разработать опытно-промышленную установку в технологической линии очистки навозных стоков комплексов крупного рогатого скота и выполнить экономическую оценку предлагаемых разработок.

В главе "Теоретические предпосылки к обоснованию параметров и режимов рабочего процесса обработки животноводческих стоков с использованием электрокоагуляции, напорной флотации и электрофлотации" рассмотрены теоретические положения процессов электрокоагуляционной очистки, счистки напорной флотацией воздухом, электрофлотационной очистки применительно к навозным стокам. Выявлены основные факторы, определяющие эффективность очистки каждым названным методом, обоснована схема проточной установки с использованием комбинированного метода очистки, причем первая секция ~ электрокоагулятор, вторая - напорный флотатор воздухом, третья - электрофлотатор.

С позиций системного анализа при рассмотрении каждого вида обработки параметру, определяющие эффективность очистки, распределены на три группы: факторы, характеризующие исходный навозный сток; технологические параметрыконструктивные параметры.К выходным показателям отнесены: эффективность очистки по взвешенным веществам ЭбЬ • эффективность очистки поХПК Э*пк » удельные энергозатраты УЭ на обработку I м2 стоков.

Определено, что на выходные показатели работы каждой секции соответственно влияют: содержание взвешенных веществ в исходном навозном стоке Си , Сиг. .Сиг, ; полидисперсность взвесей » К ©а • 5 размер частиц наивероятнейшей фракции б^ » 0<> . 63 ; плотность тока на электродах Ц , 1з ; время обработки , , "Ьз ;линейная скорость потока жидкости , Уа2 » УЬъ '»коэффициент газонаполнения ^^ соотношение размеров пузырьков и частиц; конструктивные особенности М , К2 . . Кроме того, на взаимодействие "пузырек-частица" влияние оказывает наличие в стоке поверхностно-активных веществ и вязкость шдкости.

-М-

основания проведенного анализа теоретических положений юцессов электрокоагуляциснной очистки, очистки напорной готацией воздухом и электрофлотационной очистки была раэра->тана модель функционирования установки с предлагаемым квитированным методом (рис.1).

U Uni Ь > Vk h U via tз

.......4 "

Си — Da —- Cwi-- Ш Da — - Chv- ■^НФ ÔÎ — - ЭФ

Koi — К«.-- KDS--

f

K-i

Звв

Эхпк

УЭ

К2

к ь

лс.1. Модель рабочего процесса установки для очистки навозных стоков

Ж - электрокоагулятор; Нф - напорный флотатор; ЭФ -лектрофлотатор-

В результате рассмотрения процесса электрокоагуляцлонноЯ чистки (ЭК ) выяснено, что процесс сопровождается проведе-ием гидрофобизации взвесей и увеличением прочности прилипа-ия частиц к пузырькам. Это характеризуется увеличением кра-вого угла смачивания 0 и соответственно выполнением одно-

0 из условий проведения дальнейшей эффективной флотационной чистки, что подтверждается выражением (I):

условие прилипания частицы к пузырьку

\Х/*-М2 = Л\х/= >0 , (I)

де № - запас свободной энергии системы до прилипания; \jtj2 - запас свободной энергии системы после прилипания;

поверхностное натяжение на границе газа и жидкости; 0 - краевой угол смачивания, роцесс коагуляции частиц стока электрогенерированными коа-■улянташ ре(0Н)2 и ре(0У)ъ сопровождается агрегированием,

1 значит происходит значительное увеличение вероятности стол-:новения пузырька с частицей,что повышает эффективность по-:ледующей флотационной очистки навозного стока как полидис-[ерсной системы с высоким содержанием мелкодисперсионных и ;оллоидных частиц. Для зффективностей столкновения агрегата

: пузырьком газа и частицы с пузырьком газа при флотационной

- 6-

очистке стока ¡. *

Е/Е ~ а/а , (

где £ » Е - соответственно эффективность столкновение агрегата и частицы; , О. - соответственно радиус агр( гата и радиус частицы.

Кроме этого, при электрокоагуляционной очистке стока происходит частичное выравнивание размеров агрегатов: част кэ них выпадает в осадок, а часть флотируется с образованием пены под действием электролизных газов. Используя ра: личные технологические параметры обработки при плектроксаг ляции можно изменять размер образугашхся хлопьев сСтлХ.

сСщах.

где - скорость движения потока в электрокоагуляторе,ы/ Кр - коэффициент»зависящий от формы агрегата; Рс - прс ность хлопьев на сдвиг, Ша; ^р^ - плотность воды, кг/м3, что вызывает изменение интенсивности извлечения частиц К при флотационной очистке

К = ъЕ%/20п-$1 , (

где £ - эффективность захвата частиц пузырьками, определяется соотношением размера частиц е радиусу пузырька; С^ скорость барбстажа; Оп ~ средний дкакетр пузырьков; ^ коэффициент, характеризующий степень пояидасперсности пузырьков.

Из положений рассмотренных вьсе,следует, что предсзст-вующей стадией для успешного проведения флотационной счкст навозного стока определена электрокоагуляционная.

Последущая очистка напорной флотацией воздухом интеяс фицирует процесс окисления Ре(0Н]2.~~~Рё(0Н}$ (в хачзст растворимых анодов используется сталь), причем коагулянт \ более активным, что вызывает общее умень

тонне р^сходв ко&гулянтз в

раза. Рабочими органа напорной флотации являются пузьрьки воздуха, размер которн $ опргдеяяется выражением (5)

, (с

где ~ поверхностное натяжение на границе раздела газ

уи;кость;др - перепад давления, определяется технологически!.« пасаметгами.

-е-

,пользуя принцип каскадности флотационных камер и учитывая зложение, что при данном размере пузырька существует олтм-хльный размер агрегата,обеспечивающий наиболее интенсивную дотацию, установлено, что напорная флотация воздухом более ^фективна для более крупных скоагулированных хлопьев.Испо-ьзуя технологические параметры обработки,во второй камере роисходит значительное выравнивание дисперсного состава на-ззного стока. Электрофлотационная обработка более мелкими узырьками электролизных газов направлена на извлечение сра-яительно мелких по размеру взвесей, находящихся в навозном

Определено, что при реализации указанных способов обра-отки навозного стока обеспечивается в той или иной степени беззарадсивание жидкости вследствие образования сильных де-инфектакхов (хлора, кислорода, озона)и окисление органиче-ких компонентов.

Принципиальная схема предлагаемой установки представлена а рис.2.

'ис.2. Принципиальная схема установки с комбинированным методом очистки

- злектрокоагулятор; 2 - напогный флотатор; 3 - электрофло-атоя; 4 - исходный навозный сток; 5 - блок электродов; 6 -■стройстзо ввода газа; 7 - блок электродов; 8 - обработанный :ток

еализаыия представленной на рис.1 модели рабочего процесса ¡чистки навозного стока осуществлялась при лабораторных ^следованиях з два этапа: определение хонструктивно-техно-

гоке.

пена

логических параметров процесса обработки по каждой иэ тр^

последовательных стадий;получение выходных показателей п;

>

цесса очистки стока в установке с комбинированным методо) виде математических моделей

где - содержание взвешенных веществ в исходном навоз! стоке; ЗД - скорость движения потока в одной приведен! секции установки; Хъ ~ параметр обработки в электрокоа] ляторе; - параметр обработки в напорном флотаторе в< духом; ОС5 ~ параметр обработки в электрофлотаторе. В главе "Программа и методика экспериментальных исследова кий" изложены программа и методика экспериментальных исс. дований процессов очистки навозного стока злектрокоагуля' цией, напорной флотацией воздухом, электрофлотацией и ко! нированньм методом, фильтрационной очистки исходного нав( ного стока, приводится описание разработанных лабораторн] установок, дана методика обработки опытных данных.

Программой первого этапа экспериментальных исследова] предусматривалось определить ряд технологических и конст; тивных параметров каядой секции установки с комбинирован: методом, обеспечивающих выполнение технологического проц са с высокой эффективностью очистки,получить характерист; «астиц стока как полидисперсной системы и рабочих органо фхлотации. Основной задачей второго этапа экспериментальн исследования являлось получение функциональных зависимое' эффективности очистки навозного стока в установке с комб рованннм методом и минимальными удельными энергозатратам

Исследования проводились на навозных стоках крупного гатого скота откормочного комплекса на 10 тысяч голов со хоза "Нелазское" Вологодской области. Для регистрации пр цессов при работе на лабораторных установках использовал опытная и серийная измерительная аппаратура и устройства Эффективность очистки и обеззараживания стока оценивалас различными показателями: снижением содержания взвешенных веществ, снижением ХПК,снижением содержания сухого остат уменьпением общего микробного числа и индексом ЛКП.Соотв ствупзие исследования проб навозного стока проводились Межвузовской научно-исследовательской лаборатории МНШЗ

Вологодского политехнического института,в Вологодской областной станции химизации сельского хозяйства, э Вологодской областной санэпидстанции.

При решении задачи второго этапа экспериментальных исследований использован метод планирования эксперимента с реализацией матричного плана ДФЭ.

Обработка полученной информации производилась на персональных ЭВМ по существующим методикам и разработанным программам "Седиментация", "Условный оптимум". Результаты обработки представлены в виде таблиц и графиков.

В главе "Результаты экспериментальных исследований" изложены материалы экспериментальных исследований приэлектродных процессов, приведены дисперсионные характеристики навозного стока и рабочих органов флотации - пузырьков газов.подтверждена достоверность теоретического обоснования схемы установки с комбинированным методом очистки, приведены режимы и параметры работы установки, математические модели процессов счистки навозного стока и удельных энергозатрат.

Из анализа полных поляризационных кривых (рис.3) установлено, что в качестве растворимого анодного материала при электрокоагуляционной очистке навозного стока можно рекомендовать железо, ¿и< л* 4/.

доз.

Рис.3. Поляризационные кривые электродов

I - стальной; 2 - для сплава Ре-А-С (№ М>; 3 - для сплава Ре-Ас ( АЬ 2СЙ) ;4 - для графита

Граничные плотности тока ¿^ =Ю0...300А/мсс потенциалом =1,20... 1,25 В. При потенциале = 0,1...О,2 В происходит некоторое замедление скоростей электродных процессов, вызванное пассивацией ано-Определено, что одним из способов активирования анода -3-

являются переплюсовка электродов с интервалом 12...15 мин. использование сплавов с увеличенными параметрами кристаллической решетки, например сплав с 20% содержанием Д^ по массе. В качестве нерастворимого анодного материал для электрофлотационной очистки навозного стока возможно ис пользование графита, а катодный материал - сталь, причем граничные плотности тока для ведения процесса выделения водорода = 1000... 1500 а/А

При обработке стока в электрокоагуляторе сопутствующим процессом является частичная флотация взвесей электролизным газами. Для эффективной работы электрокоагулятора с движущи ся потоком обрабатываемого стока зона коагуляции взвесей до гна составлять не менее 60% от рабочего объема. Определено, что при соотноиении зон флотации и коагуляции (по высоте столба стока) в интервале 0,8...1,3 очистка в противоточно^ электрокоагуляторе производится наиболее эффективно (рис.4)

ЭхПК, % Рис.4. Влияние соотноше

ния зон флотации и коагуляции на эффективность очиств стока

60 50 40 3 0

(г,

N

1 \ N \ Й -<1

7 "а -5

кк

1,2,3 - плотность тока в эл ктрокоагуляторе соответстве но Ю0, 200, 300 А/м2

Рекомендуемая глубина погружения электродов для данного электрокоагулятора составляет 0,18...0,22 м от поверхности обрабатываемого стока. С учетом теоретиче-

ских положений о влиянии характеристики рабочих органов флс тации на эффективность флотационной очистки навозного стоке были определены зависимости размера пузырьков наивероятней-шей фракции у, от высоты до источника газа в обрабатываем': столбе жидкости

для напорной флотации воздухом у, * 44,74 + 4.55СС. для электрофлотации у, • 78,5 - 157,950: + 899ОС. где ц, - диаметр пузырьков, м^м; X. - высота до источника газа, ы.

-Ю-

+ 424,67ЭС-2

(75

Как показали штегралыше функции распределения пузырьков газов при флотации воздухом и при электрофлотации ,

размеры пузырьков уменьшаются с повышением в навозном стоке концентрации поверхностно-активных веществ. Наиболее резкое изменение размеров пузырьков наблюдается при флотации стока с удельный содержанием яядкого навоза (влажностью SO %) 2.•.3

Установлено, что существенное влияние на интенсивность флотационного извлечения загрязнений оказывает скорость бар-бстажа (степень газоналолнения), которая оценивалась коэффициентом газ о содержания Jb . Повышение ß> свыше ß — 0,4 приводит к укрупнении пузырьков вследствие их быстрой коа-лесценсии и к разрупенкга пенного слоя. Рациональный интервал коэффициента газосодержания Jb = 0,005...0,02.

При теоретическом рассмотрении функциональной модели рабочего процесса установки с комбинированным методом очистки установлена зависимость характеристик стока на входе и на выходе в калдсй секции с основными технологическими параметрами - соотношение подисперсности и размеров взвесей стока с рабочими органа"/;! коагуляции и флотации (частицами коагулянта и пугъ-рьхзш газов) во итогом определяет эффективность счистки, Характеристиками навозного стока как полидисперсной системы определены дифференциальная F(Z) функция распределения частиц по размерам, средневесовой радиус частиц £ ^ , удельная поверхность Styty » наиболее вероятный размер агрегата.

За основной параметр, учитывающий гидродинамические условия процесса очистки и посекционное время обработки, была принята скорость потока по секциям при фиксированной высоте столба жидкости 0,8 м, Xfa = 0,5; 2,0; 5,0; 10,0 м/ч.

Анализ полученных кривых седиментации навозного стока и дифференциальных функций распределения частиц для каждого вида обработки позволил определить рациональные интервалы скоростей потока по секциям установки: для электрокоагулятора 2...4 м/ч, для напорного флотатора воздухом I...2 м/ч, зля ¿лехтрофлотатсра 2...4 м/ч при фиксированной высоте столба стока 0,8 м. Дифференциальные кривые распределения гастиц стока при указанных параметрах приведены на рис.5.

ъ.

\нки

4

0*

Оъ -01 Ъ СМ

20 41 7 61 3 80 ди

Рис.5. Диффернциальны кривые распределения частиц стока при обработке комбинированным методом"

I - исходный сток;2 - пос ле электрокоагулятора; 3 после напорного флотатора воздухом; 4 - после элект рофлотатора

Подтверждено теоретическс положение о выполнении каждой секцией установки определенных функций по общему снижению загрязнений в навозном стоке и в создании предпосылок для более эффективной работы последующих секцу В процессе очистки навозного стока происходит окисление о] ганики (рис.6) и интенсивное извлечение наиболее мелких пт месей. При обработке в электрокоагуляторе происходит гидр? фобизация взвесей наряду с коагуляционной очисткой, что п< твервдается увеличением в 2...3 раза по сравнению <

исходного стока.

Зхпк Ж %

50 40 30 20 М

\

1

-3

-1

2 4 6 8. 10

24 20

й

( -а

/

£ •ь

2 4 5 8 М щ

Рис.6. Зависимость эффективности очистки от скорости движения столба при рабочей высоте 0,8 м

1 - для электрокоагулятора

2 - для флотатора воздухом

3 - для электрофлотетора

Рис.7. Зависимость размера частиц наивероятнейшей фракции стока от скорости движения столба стока при рабочей высоте 0,8 м

I, 2, 3 - соответственно после электрокоагулятора, флотатора воздухом,электрс флотатора

Учитывая схему обработки навозного стока и получении«

интервалы скоростей потока по секциям, продолжительность

-Ц-

эсса в отдельных секциях принята : t-J, = 1:2:1, На основании проведенных предварительных исследований выбраны основные факторы для реализации плана Д$Э лучения математических моделей эффективности очистки а и удельных энергозатрат' (табл.1).

Таблица I. Факторы и уровни варьирования

~ ' I зс-1 ! Ха t I Х4 ! Oes

Факторы ;-—I--—;--—--—--——

\С№%«Л !Цд/иЧ jb ti3,W

ний уровень (+1) 8 4 300 0,020 1500 вной уровень (о) . 5 3 200 0,0125 1250 :ий уровень (-1) 2 2 100 0,005 1000

юзначения факторов согласно модели (рис.1).-честве выходных показателей приняты:ЭбЬ - эффективность :тки по взвешенным веществам, ^;Э.ХПК~ эффективность очи-I по ХПК, УЭ - удельные энергозатраты на обработку 1м3 !зного стока, . В результате расчета коэффициентов

! получены ы адекватные по критерию Фишера уравнения зессий *

-¿7,248 -0,059 0.№ -0.051 Uj-9B&-66,02-Xi • Х2 • Хз • Хц' -Х$ . (9)

|=УЭ (II)

Определение условного экстремума функций Ц-i и tyl при шичекиях, накладываемых функцией y-j<■ 3,5 f позво-

з получить оптимальные значения факторов: w содержание гшенных веществ в исходном навозном стоке Си =2... г/л; скорость потока жидкости в приведенной секции ^п = м/ч; плотность тока на электродах электрокоагулятора . = 260 А/м^; коэффициент газонаполнения флотатора воз ухом = 0,018; плотность тока на электродах электрофлотатор*

= ИБО ЛД£. При данных значениях параметров 3gа =35 э... 'Эхпк * 78,I...?5Í, УЭ = 3,26...3,3 .

ученные результаты были использованы при инженерном расчэ-производственкой установки с комбинированным методом сткй.

Результату экспериментальных исследований рабочего проса очистки навознсгс стока в .установке приведены б -J3-

табл. 2 (при различных параметрах обработки).

Таблица 2.Результаты экспериментальных исследований процессе очистки навозного стока в комплексной установке

Показатели

! Содержание в навозном стоке

исходном

? обработанном

Содержание сухого остатка, % к сырому состоянии

Содержание азота общего, % к сырому состоянию

Содержание фосфора общего, % к сырому состоянию

Содержание калия общего, % к сырому состоянию

Содержание хлора, % к сырому состоянию

Содержание азотв аммиачного % к сырому состоянию

Кислотность рН

ОМЧ 37°С

Индекс ЛКП

Температура навозного стока, иС

0,37...0,96 0,048...0,15

0,13...0,52 О,025...О,II

0,017...0,068 0,011...0,052

0.032...0,076 0,009...О,022

0,027...0,075 0,010...0,060

' 0,030...0,064 0,023...0,051

7,3...7,9 7,4...8,4

8,9.Ю5...4,9 Ю8 ЫО4...7,9-10

4,ЗЛО6...1,2 Ю7 З.103...2,4.10

по секциям: п 17...19,5 « 19 ...28

=17,5°...27

= 22°...28°

Образующийся в процессе обработки навозного стока пеноконден сат составлял 6...15Й от количестве исходного стока. По срав нению с обработанным стоком в нем содержится более: азота общего в 2,2...3 раза, фосфора обшего в 1,7...2,4 раза,калия в 4...4,5 раза. Количество образовавшегося осадке в виде хло пьев коагулянта и взвесей составляло 5...9£ от количества исходного стока.

Полученную пену после гашения целесообразно направлять в навозоприемник непосредственно перед цехом разделения на фра кции исходного навоза, тем самым улучшая процесс ввделения загрязнений на всех стадиях обработки за счет содержания элв' ктрогенерированного коагулянта. Осадок рекомендуется направлять на площадку компостирования совместно с твердой фракцие!

С целью снижения содержания взвеиенньх сешесть а исходно!

навозном стоке проводились экспериментальные исследования

разработанного проточного фильтра. Основным рабочим элементе)

->4-

лтра является ыикросетка, выполненная из эластичного катера в один слой. Особенностью фильтра является непрерывный ■¡в загрязнений через кольцевой патрубок с фильтрующего эле-гга без какого-либо выделения времени на промывку в процес-фильтрационной очистки. Определено, что наиболее технолога для фильтрующего элемента капроновая ткань с размером зек 55x55 мкм. Анализ результатов экспериментальных данных зволил определить оптимальные параметры фильтрации исходно-навозного стока: соотношение , характеризующее ин-

{сивность смыва загрязнений,(^/(^ = 0,С5...0,10; удельная ■рузка на полную площадь сетки= (20...30)'Ю-3 1 содержании взвегвенных веществ в исходном навозном стоке ...б г/л. При указанных параметрах фильтрации эффектив-;ть очистки по взвешенным веществам Эьбф ' = 35...451.

Полученные результаты были использованы при разработке зизводственного фильтра.

-лаве "Расчет производственной комплексной установки" приема методика инженерного расчета производственной уствнов-с комбинированным методом очистки навозных стоков, прсиэ-}ен расчет и представлена техническая характеристика произ-ютвенной установки. Результаты расчета экономической эф-сгивности отражены в выводах.

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

I. Существующие крупные животноводческие комплексы по от-зму молодняка крупного рогатого скота могут быть источника-загрязнения окружающей природной среды по следующим причи-.»: недостаточней эффективностью очистки скидкой фракции ис-1ных навозных масс действующими очистными сооружениям, от-^стЕием научно- обоснованных технологических схем обработ-и использования стоков для специфических условий конкретно хозяйства, недостаткам в организации технологически той, у-ета и контроля использования стоков. С другой с срс— навозные стоки являются поливными удобрениям, а такяг мо-[> служить питательной средой при производстве белковых . "¡р-зых добавок и выращивании рыбы в рыбоведно-биологичеекк?. /дах. Предварительная обработка исходных стоков с донедс-показателей содержания различных Еецеств до соответст-;щкх норм является важной технологической ЗР/.а-ей утияяза-5 стачных вод. Наиболее перспективны и технологичны в этом

-¡й-

случае методы коагуляции и флотации взвесей, направленные на извлечение коллоидной части примесей, как труднодоступной для удаления с помощью механических средств.

2. Экспериментальные исследования подтвердили правильность выводов теоретических предпосылок обоснования схемы работы единой комплексной установки для обработки навозного стока, содержащей три последовательных секции - электрокоагулятор, напорный флотатор воздухом, электрофлотатор.

3. Показано, чтг при комплексной очистке навозного стока с названными стадиями осуществляется непрерывный процесс удаления взвесей, непосредственно связанный с изменением дисперсионного состава и резкого уменьшения общего содержания взвешенных веществ. КаждЕЯ стадия обработки в установке выполняет определенные функции по общему снижению загрязнений.

4. Б качестве растворимого анодного материала для электрокоагулятора ыокно рекомендовать железо-алюминиевые сплавы с содержанием алюминия по массе 20/? (при организации промышленного производства сплавов названного состава) для снижения пассивиационных явлений на растворимых электродах. Глубина погружения электродов для противоточного электрокоагулятора составляет 0,18...0,22 м от поверхности обрабатываемого стока при соотношении зон флотации и коагуляции 0,8...1,3.

5. Оптимальными параметрами обработки навозного стока в комплексной установке являются: плотность тока на электродах электрокоагулятора 260 А/м^, коэффициент газонаполнения флотатора воздухом 1,8$» плотность тока на электродах электрофлотатора 1160 к/ь?, скорость потока жидкости в приведенной камере 3,8 м/ч, соотношение длительностей обработки в проточнои режиме по секциям -Ы : "и 2. : Ъь = 1:2:1.

6. Установлено, что содержание взвешенных веществ в исходном навозном стоке существенно влияет на эффективность очистки и на удельные энергозатраты. Целесообразно подавать на обработку навозный сток с содержанием взвешенных веществ до

2,3 г/л. Эффективность очистки при оптимальных технологических параметрах по взвешенным веществам при этом составит 83£,удельные энергозатраты - 3,3 кБт.ч/м3.

7. Б результате исследований'установлено, что при обработке стока б установке происходит частичное обеззараживание и снижение содержания азота, фосфора, ка;.ия, хлора. Происходит некоторое узежчзтТе"1ш^лотдасти до рН - 8,4.

6. Разработан 'и исследован проточный фильтр для сни.тения

содержания взвеиенкых веществ в исходном навозном стоке. Зф-

«Ьентивносгь очистим составляет Э5. . .45?,-

-16-

9. С использованием полученных-математических моделей зоцессоз эффективности очистки и удельных энергозатрат шработана методика расчета конструктивно-технологических факетрсз производственной комплексной установки в технолога обработки навозных стоков с откормочных комплексов круп-ого рогатого скота.

10. На основании анализа теоретических и экспериментальных исследований разработана комплексная установка "ЭХО" для чистки стоков с откормочного комплекса совхоза "Нелазское" ологодской области. Расчетный экономический эффект от введения установки: технологический - 25 тыс.руб. в год, эколо-ический - 706,781 тыс.руб. в год, а от внедрения в целом ехнологической линии очистки навозньтх стоков - 1500 тыс.руб.

Основные положения диссертации опубликованы з следующих аботах:

. Н.Г.Малков. Использование ткивотнозодческих стоков с крупных комплексов при электрохимическом методе обработки// Проблемы комплексной автоматизации и механизации производства агропромышленного комплекса Казахстана/Гезисы докладов республиканской научно-технической конференции 20 июня - I июля 1988 г. - Алма-Ата, 1988. - с.28-29. . Устройство для фильтрования жидкости/Решение ВНШГПЭ по

заявке № 466771/23-26. -М., 1989,Н,Г.Малхов,А.А'.Янковский. . Инф.листок J? 160-89.Установка для обработки навозных стоков крупного рогатого скота/А.А.Янковский, Н.Г.Малков. -Вологда ЦНГИ, 1989. . листок !? 161-89. Устройство для фильтрационной очистки навозных стоков/А.А.Янковский, Н.Ф.Игнатьевский, Н.Г.'&л-ков, Е.А.Кочурова. - Вологда ЦНГИ, 1989. i. Н.Г.Малков,А.А.Янковский.Исследование процесса очистки навозного стока в единой комплексной установке и опенке энергетических параметров процесса/УРазвитие АПК - проблемы,поиски,решенияДезисы докладов научно-практической конференции 19-21 июня 1990 г.-Калинин,1990.-с.159-161.

. А.с.1562323-СССР, МКИ С02 ? 1/24. Устройство для флотационной очистки стоков/Н.Г.Иалкоа, А.А.Янковский, О.И.

Изанова, Я.Б.Зефиров, Ф.Э.Роканов. - Опубл. Еюл. № 17. -1990. - 14 с.

Зек. $ У-0 'трал -/со ССП Волупрстат