Механизация уборки навоза на фермах и комплексах

ЛЕКЦИЯ № 24

тема механизация уборки навоза на фермах и комплексах

ПЛАН:

Классификация способов и средств механизации уборки навоза.
Элементы расчета навозоуборочных средств.
Способы автоматизации навозоуборочных средств.
Способы обработки и утилизации навоза.
Охрана окружающей среды от загрязнений.

ЛИТЕРАТУРА.

Белянчиков Н.Н. Механизация технологических процессов. - М.: Агропромиздат, 1989, Раздел 2, гл. 5.

1. Классификация способов и средств механизации уборки навоза.

Навоз и помет – ценные органические удобрения, позволяющие повысить урожайность сельскохозяйственных культур. Перевод животноводства на промышленную основу, строительство крупных животноводческих комплексов обусловливает резкое увеличение сосредоточенных объемов навоза, который должен быть переработан для полноценной его утилизации, не допуская загрязнения окружающей среды.

Удаление, переработка и использование такого количества навоза (в особенности жидкого) – одна из наиболее сложных проблем промышленного животноводства.

В зависимости от вида животных, способа их содержания, рациона кормления меняется состав навоза и его удобрительная ценность.

При использовании на фермах К.Р.С. в качестве подстилки соломы или торфа получается «твердый» навоз (W < 80 %). При бесподстилочном содержании навоз имеет полужидкую консистенцию влажностью до 92 %, а при разбавлении его водой – более 92 % («жидкий» навоз).

Уборка навоза из животноводческих помещений - одна из трудоемких и слабо механизированных работ на фермах. Затраты труда на уборку и переработку навоза составляют 25 – 30 % от общих затрат на свиноводческих фермах и фермах К.Р.С.

Из-за отсутствия комплексной механизации работ по уборке помещений, хранению и переработке навоза резко ухудшается и качество этого удобрения.

Необходимо отметить, что из всех операций технологической линии наибольшие затраты труда приходятся на очистку стойл (от 50 до 80 % от общих затрат на уборку, транспортировку и обработку навоза).

В связи с концентрацией животноводства, укрупнением ферм увеличивается выход навоза и затраты на его транспортирование к месту использования. Поэтому механизация и автоматизация уборки навоза – неотложная и серьезная проблема.

Из всего разнообразия установок и машин для уборки навоза можно выделить три группы:

обеспечивающие уборку навоза внутри помещения;
1. погружающие навоз в транспортные средства;
2. транспортирующие навоз от помещения к месту хранения или использования.

Уборку навоза из помещений осуществляют механическим или гидравлическим способами.

К механическим средствам относятся:

а) скребковые транспортеры кругового и возвратно-поступательного движения;

б) канатно-скреперные установки;

в) бульдозеры.

Гидравлические системы разделяются по:

1. По виду побудителя движения:

а) самотечные – движение навоза по каналам происходит под действием гравитационных сил (навоз сам течет по каналу под действием уклона);

б) принудительные – движение навоза по каналу происходит под действием внешних (принудительных) сил (чаще всего – смыв навоза в канале потоком воды);

в) комбинированные – в каналах вдоль помещения навоз перемещается самотеком, а по поперечным каналам - принудительно.

2. По принципу действия:

а) непрерывного действия (сплавная система) – навоз из помещения удаляется непрерывно по мере его поступления;

б) периодического действия (шиберная система) – навоз накопляется в каналах в течение определенного времени, а затем его удаляют.

3. По конструктивному исполнению:

а) сплавные – в них происходит непрерывное движение навоза по каналам за счет разности уровне навоза в начале и конце канала;

б) шиберные – канал перекрывается заслонкой, заполняется водой на 15 – 20 % своего объема и в течение 10 – 15 дней в нем накапливается навоз. После чего заслонка открывается и содержимое канала выпускается;

в) комбинированные.

Для погрузки навоза в транспортные средства используют скребковые, ковшовые, винтовые транспортеры, насосы.

Для транспортировки навоза используют как мобильные средства (тракторные тележки, навозоразбрасыватели, автомашины, цистерны и т.д.), так и стационарные (по трубам – самотеком, с помощью фекальных насосов или сжатого воздуха).

Технологические схемы уборки навоза.

Основные требования к технологическим схемам уборки и использования навоза на фермах промышленного типа:

должна обеспечивать наиболее полное сохранение качества навоза как удобрения;
не допускать изменения микроклимата, а также отрицательного воздействия на человека и животное;
система должна быть простой, эффективной и надежной (коэффициент эксплуатационной надежности должен составлять не менее 0,99), обеспечивать поточность;
обеспечивать минимальные затраты труда (не более 0,2 чел.ч/т);
поточные линии должны быть максимально автоматизированы;
щелевые полы должны быть изготовлены из материалов, не влияющих на физиологическое состояние животных (пример – чугунные решетки приводят к быстрому истиранию копыт);
обеспечивать минимальный расход воды;
система хранения, обработки и утилизации навоза должна обеспечивать полное уничтожение гельминтов (паразитические черви, из-за пораженности животных гельминтами наша страна недополучает ежегодно до 10 % мяса и молока) и семян сорных трав;
исключать загрязнение окружающей среды.

Наиболее распространены следующие технологические схемы уборки и транспортировки навоза:

сбор навоза из стойл погрузка в транспортные средства транспортирование в навозохранилище выгрузка из навозохранилища и транспортирование в поле;
сбор навоза из стойл сбрасывание в канавки транспортирование в копильник погрузка в транспортные средства – и как в 1 – й схеме;
сбор навоза из стойл сбрасывание в канавки транспортирование к месту погрузки погрузка в транспортные средства – и как в 1 – й схеме;
сбор навоза из стойл сбрасывание в канавки транспортирование к месту погрузки (в накопитель) транспортирование в навозохранилище выгрузка вывоз на поля.

По 1-й схеме – навоз в помещении убирают в наземные или подвесные рельсовые вагонетки.

2-я и 3-я схемы – предусматривают уборку навоза внутри помещений с помощью ковшовых или винтовых транспортеров (схема 2) или скребковыми и штанговыми транспортерами (схема 3).

4-я схема предусматривает транспортировку убранного из помещения навоза в навозохранилище сжатым воздухом по трубопроводу или гидравлическим способом.

2. Элементы расчета навозоуборочных средств.

Одним из важнейших требований к технологическим схемам уборки навоза из помещений, его хранению и использованию является обеспечение наилучшего и полного сохранения качества навоза, как удобрения.

Вторым, весьма важным требованием к технологии и системе машин по уборке навоза – исключение засорения окружающей среды. В связи с этим требованием во всем мире проводятся интенсивные исследования по отработке эффективной технологии и комплектов машин для уборки, хранения и использования жидкого и полужидкого навоза.

А. Расчет цепочно–скребковых транспортеров.

Определяется требуемая производительность транспортера и мощность электрического двигателя для его привода.

Производительность потребная:

, кг/с

где - суточный выход навоза, кг;

- продолжительность одного цикла уборки, с;

- число включений транспортера в течение суток.

Тяговое сопротивление цепи транспортера определяется по формуле:

, Н

где - время накопления навоза, с;

- коэффициент трения навоза о желоб;

- длина цепи, м;

- сопротивление движению, приходящееся на 1 скребок (H);

- шаг скребков ( );

- масса 1 м длины транспортера (=2 кг/c);

- опытный коэффициент (=0,4-0,5).

Мощность двигателя на привод транспортера:

где - скорость движения цепи ();

- коэффициент полезного действия передачи ();

- коэффициент, учитывающий сопротивление от натяжения на приводной звездочке ().

Б. расчет тросово – скреперных установок.

Производительность:

где - емкость скрепера, м3;

- объемная масса навоза, кг/м3;

- коэффициент заполнения скрепера ();

- время одного цикла, с.

Полное сопротивление движению скрепера:

где - сопротивление движению рабочей ветви;

- сопротивление движению холостой ветви;

- сопротивление на преодоление инерции;

- натяжение набегающей ветви каната.

В специальной литературе (В.Н. Письменов, С.В. Мельников и др.) имеются формулы для определения .

Мощность двигателя для привода скреперной установки:

где - средняя скорость движения скрепера, ().

Нагрузочные диаграммы навозоуборочных транспортеров.

Подбор двигателей по эквивалентному моменту:

3. Способы автоматизации навозоуборочных средств.

Применяются 3 способа автоматизации навозоуборочных средств, отличающихся различным подходом к получению командного сигнала на включение транспортеров в работу.

1-й способ - программное управление в функции времени без учета выхода навоза на ферме. Этот способ не обеспечивает постоянной нагрузки на транспортер, т.к. выделение навоза на ферме по часам суток характеризуется большой неравномерностью.

2-й способ - программа работы навозоуборочных средств составляется с учетом графика выхода навоза на ферме. (Здесь за время различных по времени пауз между включениями накапливается одинаковое количество навоза).

3-й способ - периодичность включения также задается программным устройством. Однако здесь осуществляется измерение нагрузки на приводе транспортера. Если при включении транспортера нагрузка меньше заданной, пуск считается пробным и установка отключается.

Особенности электропривода навозоуборочных средств.

Все механизмы обладают низкой скоростью движения рабочих органов, что требует иметь редуктор, снижающий к.п.д. установки.

Многие транспортеры работают с разными режимами при ручной загрузке (включают транспортер, а затем сгребают навоз в канавки), поэтому электрические двигатели часто оказываются недогруженными. Вследствие чего резко снижается . Поэтому надо знать точные нагрузочные диаграммы и по ним уточнять потребную мощность электрических двигателей. Второй путь – совершенствовать технологию уборки навоза.

Неблагоприятная среда для работы.

4. Способы обработки и утилизации навоза.

Утилизация навоза организуется по двум направлениям:

а) использование в качестве органического удобрения;

б) переработка с целью получения биогаза и кормовых добавок скоту (В США до 8 – 10 % возвращается кормовых запасов.).

переработку экскрементов в кормовые добавки ведут методом высушивания, биологическими методами. Однако в этом направлении нет на сегодняшний день отработанной технологии.

Перед внесением в почву навоз должен быть обработан.

Подстилочный (твердый) навоз обрабатывается наиболее просто. Его обеззараживают от яиц гельминтов и болезнетворной микрофлоры биотермическим методом. Для этого навоз укладывают в штабеля высотой 2 м и шириной 3,5 м. Под действием микроорганизмов температура в штабеле постепенно повышается до 50 – 600 С, в результате чего за 1 месяц происходит обеззараживание навоза.

Для внесения в почву такого навоза используют навозоразбрасыватели 1ПТУ – 4; РУМ - ;4; ТУП – 3 и др.

Если влажность навоза выше 75% его компостируют с торфом, соломой и другими наполнителями.

Утилизация жидкого навоза, получаемого при бесподстилочном содержании, наиболее сложна.

Причины:

В жидком навозе не происходит процесс самосогревания.
В нем долго сохраняются возбудители болезней (даже выдержка в течение 8 месяцев не приводит к гибели возбудителей ящура, туберкулеза, сибирской язвы и др.).

Существуют следующие способы утилизации жидкого навоза:

компостирование с торфом или соломой;
разделение на твердую и жидкую фракции путем естественного отстоя и раздельное внесение их в почву в качестве удобрений (пассивное разделение);
механическое разделение на твердую и жидкую фракции с последующем биотермическим обеззараживанием твердой фракции и биологической обработкой жидкой фракции путем аэрирования или использованием ее без аэрации для орошения (с разбавлением водой) (активное разделение в сенерирующих установках);
аэрация жидкого навоза.

Компостирование жидкого навоза применяют, как правило, на небольших фермах.

На мелких фермах наибольшее распространение получило непосредственное использование жидкого навоза в качестве удобрений. В этом случае его исследуют на отсутствие возбудителей, и если их обнаруживают, то производят обеззараживание (3 кг формальдегида на 1 т навоза), или проводят огневую стерилизацию погружными горелками (ВНР).

На крупных свиноводческих фермах (особенно крупных комплексах) особо важное место занимают мероприятия по переработке навоза и его использованию. Они должны обеспечивать обеззараживание навоза, его хранение и получение высококачественного органического удобрения.

На крупных комплексах («Кузнецовский» на 108 тыс. голов) применяют разделение навоза на твердую и жидкую ыракции. Жидкая фракция после соответствующей обработки (аэрации) используется для орошения полей. Твердая (после выдержки) также используется в качестве удобрения. Проектом предусматривалась сушка твердой фракции до влажности 15 % барабанными сушилками. Однако в настоящее время они не используются (пока этот процесс очень энергоемок).

Наряду с разделением навоза на две фракции в ряде хозяйств применяют компостирование жидкого навоза. Для этой цели на территории фермы строят цех или фабрику по приготовлению смесей из навоза, органических и минеральных добавок.

На 1 тонну навоза в этом случае добавляют 600 кг торфокрошки () и 4 – 20 кг минеральных удобрений. Все компоненты тщательно перемешиваются и идут на хранение. Компосты штабелируют на специальных площадках и выдерживают в буртах до их полного созревания. При этом они обеззараживаются за счет биотермического процесса.

В ряде хозяйств применяют другую технологию использования жидкого навоза (совхоз «Заволжский» Калининской области, на 22 тыс. свиней единовременной постановки). На определенном расстоянии от ферм () устраивают отстойники – накопители. Навоз в них подается по чугунным трубам насосами. Поступивший в отстойник в течение 45 – 60 дней навоз расслаивается: твердая часть оседает, а жидкая собирается в верхних слоях. Жидкую фракцию используют для орошения. А твердая за счет испарения и донного дренажа обезвоживается до . После двухмесячного подсушивания осадок вывозят на поле.

Электрохимическое разделение жидкого навоза.

Осуществляется под действием электрохимической коагуляции и электро - флотации. Этот способ применяют для дальнейшего осветления жидкой фракции. Для этой цели выпускаются электрокоагуляторы.

Электрический ток постоянный. Напряжение на крайних пластинах – 530 В. Производительность электрокоагулятора 15 м3/ч. Установленная мощность – 150 кВт.

В результате обработки жидкости в электрическом поле коллоидные частицы разноименно заряжаются, притягиваются друг к другу и уплотняются. Вследствие уплотнения коллоидные частицы легко выпадают в осадок в отстойнике.

Метановое сбрасывание навоза.

Это биохимическая обработка для получения кормовых дрожжей. Растения, идущие на корм животным, используются последними лишь на 30 – 40 %, остальная же часть органического вещества идет в навоз.

5. Охрана окружающей среды от загрязнений.

Хранить навоз без добавления воды, так как разбавление увеличивает выживаемость патогенных возбудителей.
Транспортировать навоз в надежно закрытых емкостях.
Перед внесением навоза в почву проводить квалифицированную его профилактику.
Вносить жидкий навоз только после пастбищного периода или за три месяца до него.
Кормовые растения с удобренных площадей по возможности силосовать (силосование прекращает жизнедеятельность почти всех болезнетворных возбудителей).
Навоз должен длительно выдерживаться в хранилищах.
Не подвергать загрязнения водоемов сточными водами.

Механизация уборки навоза на фермах и комплексах