WТЕЗИ
на науково-дослідницьку роботу «Дослідження завантажувального пристрою поршневого типу для мікробіологічних ферментерів» Скринника Максима Івановича, учня 11-Б класу Кам’янського еколого-економічного ліцею Кам’янської районної ради Черкаської області.
Актуальність досліджень. Перспективним напрямком підвищення родючості ґрунтів є виробництво і застосування біологічно активних добрив (БАД).
При отриманні БАД є операція завантаження органічної маси у ферментер і її вивантаження із нього. Обладнання для завантаження повинно бути універсальним як для рідких, так і для твердих субстратів. Тому розробка такої установки є актуальним питанням для сільського господарства України.
Мета роботи. Дослідити технологічний процес завантаження ферментера органічною масою з широким діапазоном її фізико-механічних властивостей; на підставі досліджень встановити вихідні вимоги на виготовлення насоса.
Завдання досліджень. Розробити математичну модель енергоємності технологічного процесу та вихідні вимоги на виготовлення насоса поршневого типу для подачі органічної маси.
Об’єкт досліджень – робочий процес подачі органічної маси з різними фізико-механічними властивостями та робочі органи насоса.
Методи дослідження – аналітичні й експериментальні дослідження, які проводилися на основі системного підходу, статистичного опрацювання матеріалу, планування багатофакторного експерименту.
Наукова новизна одержаних результатів. На основі розкриття впливу конструктивних параметрів поршневого пристрою вперше розроблені математична модель подачі органічної маси у ферментер.
Практичне застосування отриманих результатів. На базі аналітичних і експериментальних досліджень розроблені вихідні вимоги та креслення для виготовлення установки для подачі органічної маси у ферментер і подальшого впровадження її у виробництво.
ЗМІСТ
Вступ………………………………………………………………………………3
РОЗДІЛ 1. Сучасний стан розв’язання еколого-безпечних енергозберігаючих
технологій в агропромисловому комплексі
Особливості біоконверсних технологій утилізації побічних
органічних продуктів тваринництва і птахівництва.............................4
Завантажувальний пристрій поршневого типу для мікробіологічних ферментерів...……………………………………………………………….7
РОЗДІЛ 2. Методика експериментальних досліджень подачі органічної маси
різної вологості у ферментер
2.1.Технічна характеристика установки……………………………………10
План та методика експериментальних досліджень подачі органічної маси різної вологості у ферментер……………………………………..11
РОЗДІЛ 3. Результати досліджень основних конструктивних параметрів
поршневого насоса для подачі органічної маси
3.1 Експериментальні дослідження подачі органічної маси різної вологості
у ферментер……….................……………….…………………………15
3.2 Агротехнічні та експлуатаційні вихідні вимоги до експериментального
насосу поршневого типу………………………………………………...17
3.3. Техніко – економічне обґрунтування подачі органічної маси
установкою поршневого типу.…………………………………………..18
Висновки...………………………………………………………………………23
Список використаних джерел.………..………………………………..24
Додатки..………………………………….……………………………………...25
Вступ
Екологічна ситуація, що склалася в Україні, вітчизняний і зарубіжний досвід біологізації сільського господарства та значні витрати матеріальних і енергетичних ресурсів на отримання сільськогосподарської продукції вказують на необхідність розробки і впровадження постіндустріальних біоконверсних технологій в агропромисловому секторі економіки.
Питання подальшої розробки та вдосконалення науково-обґрунтованих технологічних рішень отримання якісної сільськогосподарської продукції з одночасним зменшенням матеріальних і енергетичних затрат, збереження і відновлення ґрунтів, вирішення проблеми забруднення навколишнього середовища, використання альтернативних джерел енергії на сьогоднішній день все більше і більше стає перед суспільством і вирішення цих проблем є актуальним. З метою отримання високих та стійких врожаїв сільськогосподарських культур є необхідність забезпечити природний кругообіг органічної сировини агроценозів та сприяти їх проходженню від початку розкладу до утворення гумусу, обравши для цього технологічно і економічно обґрунтований комплекс заходів, одним із яких є удобрення.
В останні роки в Україні різко зменшилося внесення органічних добрив – до 0,9 т/га і мінералів до 35-40 кг/га. Це наслідок того, що суттєво скоротилося поголів’я тварин, а мінеральні добрива стали дорогими. Науковці і практики працюють над створенням біологічно активних органо-мінеральних добрив, застосовуючи при цьому біоконверсні технології з тим, щоб забезпечити їх високу якість. Одним із визначальних факторів, необхідних для отримання БАД є попередня підготовка органічної маси у біоконверсних ферментерах при анаеробно-аеробній ферментації. Основною технологічною операцією є завантаження органічної маси у ферментер і її вивантаження із нього. Обладнання для завантаження повинно бути універсальним як для рідких, так і для твердих субстратів. Тому розробка такої установки є актуальним і своєчасним питанням для сільського господарства України.
РОЗДІЛ І. Сучасний стан розв’язання еколого-безпечних енергозберігаючих технологій в агропромисловому комплексі
Особливості біоконверсних технологій утилізації побічних органічних
продуктів тваринництва і птахівництва
Як показує практика, при утилізації органічних відходів найбільш ефективними є біоконверсні технології. Вони можуть поєднувати у собі вирішення триєдиної задачі: продовольчу, енергетичну та екологічну.
Біоконверсія – це перетворення (трансформація) гною або інших органічних відходів за допомогою мікроорганізмів, черв’яків, грибів та ін. в продукти придатні для подальшого використання в сільськогосподарському чи іншому виробництвах (добрива, кормові добавки, стимулятори росту тощо).
Існує багато способів біоконверсії органічної маси та технічних засобів для їх реалізації. На основі аналітичних досліджень запропоновано класифікацію способів біоконверсії органічних відходів, як показано на (рис.1.1). Відповідно до даної класифікації всі способи поділено на три групи, а саме: компостування, аеробне зброджування та анаеробне зброджування. В свою чергу компостування поділяється на холодне, гаряче та вермикультивування. Аеробне зброджування – на гомогенізацію та біофільтрацію, анаеробне – на рідкофазну та твердофазну ферментацію.
Основним способом виробництва високоякісних органічних добрив є холодне компостування. Це екзотермічний процес біологічного окислення, в якому субстрат піддається аеробній біодеградації змішаною популяцією мікроорганізмів, в умовах підвищеної температури і вологості. Це досить енергонасичений технологічний процес, в якому задіяні як мобільні, так і стаціонарні засоби механізації, основною машиною в цьому технологічному процесі є змішувач. Це шнекова машина (продуктивність 100т/год), яка змішує компоненти в однорідну суміш. Після цього суміш формується у бурти, де і проходить процес холодного компостування. Готовий продукт – компост можна використовувати після 6 місяців його переробки. Норма внесення 50-60 т/га під технічні культури.
Біоконверсія
органічної маси
Компостування
Аеробне збродження
Анаеробне збродження
Холодне
Гомогенізація
Твердофазна
ферментація
Гаряче
Біофільтрація
Рідкофазна
ферментація
Вермикульти-
вування
Рис. 1.1. Класифікація способів біоконверсії органічних відходів
Сьогодні все більшого застосування набувають технології анаеробного збродження, які поділяються на рідкофазну і твердофазну ферментацію. Твердофазною мікробіологічною ферментацією біомаси починають займатися, тому вона ще не набула великого поширення.
В технічному ННІ НУБіП за участю науково-практичного товариства «Камелія» розроблена технологічна схема біоконверсного комплексу БК-1 (рис. 1.2), який відрізняється від існуючого тим, що мікробіологічна ферментація органічних відходів проходить при низькій вологості біомаси (75-85%), тобто в режимі твердофазної ферментації. В ній застосовується ферментер, в якому вмонтовані біоінкубатори, а також застосовується рециркуляційна схема використання технологічної води для розбавлення органічної маси з метою покращення її реологічних властивостей. Другий блок переробки збродженої маси має в своїй основі сушильний агрегат, який працює на біогазі. Це дає змогу використати додаткову енергію у вигляді біогазу, а з іншої отримати концентровані високоякісні біологічно активні добрива. Норми внесення яких знижуються до 1т/га під технічні культури при локальному їх внесенні. За рахунок цих добрив отримують прибавки в урожаї до 40% по відношенню до традиційних технологій з використання мінеральних добрив.
Рис 1.2. Технологічна схема біоконверсного комплексу