МЕХАНІЗОВАНІ ТЕХНОЛОГІЇ В ВИРОБНИЦТВІ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКОЇ ПРОДУКЦІЇ ТДАТУ

В порівнянні з аеробним розкладанням (при доступі кисню) при компостуванні анаероби працюють повільніше, але набагато економніше, без зайвих енергетичних втрат. Кінцевий продукт їх діяльності – біогаз.

Біогаз – це горюча газова суміш, що складається з 50–70% метану (CH4), яка утворюється з органічних субстанцій в результаті анаеробного і мікробіологічного процесів. Також до складу біогазу входять 30… 40% вуглекислого газу (CO2) і невелика кількість сірководню (Н2S), аміаку (N2), водню (H2) і оксиду вуглецю (CO).

У зв'язку з достатньо високим вмістом енергії, біогаз можна використовувати як енергоносій для виробництва електроенергії і тепла. Вміст енергії в біогазі безпосередньо залежить від кількості метану. З 1 м3 метану можна отримати майже десять (9,94) кіловатгодин електроенергії. Якщо припустити, що в біогазі міститься 60% метану, то з 1 м3 біогазу можна отримати близько шести кіловатгодин електроенергії.

Біогазова установка ZORG (Зорг) (рис. 11) отримує біогаз і біодобрива з біовідходів сільського господарства і харчової промисловості шляхом безкисневого бродіння (анаеробне зброджування). Біогазова установка– це найактивніша система очищення.

Як сировину можна використовувати гній ВРХ, гній свиней, пташиний послід, відходи бійні (кров, жир, кишки), відходи рослинництва, силос, прогниле зерно, каналізаційні стоки, жири, біосміття, відходи харчової промисловості, садові відходи, солодовий осад, спиртну барду, буряковий жом, технічний гліцерин (від виробництва біодизеля) (таблиця 2). Більшість видів сировини можна змішувати з іншими видами.

Переробка гною дає одночасно і у великих кількостях:

1.біогаз

2.електрику

3.тепло

4.добрива

Все перераховане вище проводиться за нульовою собівартістю. Адже гній безкоштовний, а сама установка на себе споживає всього 10-15% енергії.

211

Таблиця 2 – Вихід газу для різних видів сировини

1 - ділянка зберігання біовідходів; 2 - система завантаження біомаси; 3 - реактор; 4 - реактор доброджування; 5 - сховище для складування добрива; 6 - система опалювання; 7 - силова установка; 8 - система автоматики і контролю; 9 - система газопроводів

Рисунок 11 - Схема біогазової установки

212

Тепло від охолоджування генератора або від спалювання біогазу можна використовувати для обігріву підприємства, технологічних цілей, отримання пари, сушки насіння, сушки дров, отримання кип'яченої води для утримання худоби.

Біля біогазових установок можна відроджувати і ставити нові теплиці. Тепло можна отримувати як при спалюванні газу спеціально, так і відбирати тепло, яке виходить при охолоджуванні електрогенератора. Наприклад, можна опалювати 2 га теплиць тільки від одного охолоджування електрогенератора, тобто не спалюючи газ спеціально для отримання тепла. У собівартості тепличних огірків, помідорів, квітів 90% витрат – це тепло і добрива. Виходить що біля біогазової установки теплиця може працювати з 300-500 % рентабельністю.

Тепло також може використовуватися для приведення в дію випарників рефрижераторів, що може застосовуватися, наприклад, для охолоджування свіжого молока на молочних фермах або для зберігання м'яса, яєць.

При використанні таких збалансованих біодобрив врожайність підвищується на 30…50%. Звичайний гній, барду або інші відходи не можна ефективно використовувати як добриво 3…5 років. При використанні ж біогазової установки біовідходи переброджують і переброджена маса тут же може використовуватися як високоефективне біодобриво.

Принцип роботи біогазової установки ZORG

Біовідходи доставляються вантажівками або ж перекачується на біогазову установку насосами. Або ж, якщо установка невелика, то сировина збирається у вигрібній ямі (сховищі) біля реактора. Із сховища реактор безперервно наповнюється за допомогою помпи. Відходи рослинної маси або інші коферменти (різні види сировини) привозяться вантажівками і розвантажуються в закриті сховища, які зазвичай закриті для зменшення неприємних запахів, що виділяються, і відкриваються тільки для додавання коферментів. Для ефективнішого зменшення запахів доставка іноді проводяться в закритому приміщенні. Спочатку коферменти висипаються (перемелюються), гомогенізуються і перемішуються з гноєм (послідом). Гомогенізація найчастіше виконується при температурі 70° C протягом однієї години при розмірі максимальної частинки 1 см. Гомо-

213

генізація з гноєм проводиться в перемішуючому резервуарі з потужними мішалками.

Реактор є газонепроникним, повністю герметичним резервуаром із залізобетону. Ця конструкція теплоізолюється, тому що усередині резервуару має бути фіксована для мікроорганізмів температура. Вона може бути або мезофільною (біля 35°С), або ж термофільною (біля 55° C) . Всередині реактора знаходиться міксер, призначений для повного перемішування вмісту реактора. Іноді перемішування здійснюється міксером, розміщеним в центрі кришки, а іноді і зануреними мішалками.

Створюються умови для відсутності плаваючих шарів і/або осаду. Мікроорганізми мають бути забезпечені всіма необхідними поживними речовинами. Свіжа сировина повинна подаватися в реактор невеликими порціями кілька разів в день. Середній час гідравлічного відстоювання усередині реактора (залежно від субстратів) – 20…40 днів. Впродовж цього часу органічні речовини усередині біомаси метаболізуються (перетворюються) мікроорганізмами. На виході маємо два продукти: біогаз і субстрат (компостований і рідкий). Останній зберігається в стандартному танкері для зберігання (складування) добрива. У Германії цей компостований субстрат в основному використовується як добриво із-за високої концентрації аміаку (NH4). Біогаз же зберігається в місткості для зберігання газу - газгольдері. Тут в газгольдері вирівнюються тиск і склад газу.

З газгольдера йде безперервна подача газу в газовий або ди- зель-газовий двигун-генератор. Тут вже виробляється тепло і електрика. Іноді потужність може досягати декілька МВт. Крупні біогазові установки мають аварійні факельні установки на той випадок, якщо двигун/двигуни не працюють і біогаз треба спалити. Все контролюється пристроєм контролю газової установки. Всією системою управляє система автоматики. Для управління досить 1 людину, яка працюватиме 2 години на день. Ця людина веде контроль за допомогою комп'ютера і вона ж працює на тракторі для подачі біомаси.

За 15 років німецькою фірмою побудовані, запущені і працюють більше сотні біогазових установок в Німеччині, Голландії, Канаді, Україні.

214

2.4Після виконання роботи, студент складає звіт, який вміщує дані:

1 Номер, найменування, мета роботи.

2 Основні схеми переробки гною різної вологості.

3 Класифікація способів переробки рідкого гною тварин.

4 Основні особливості способів переробки рідкого гною.

5 Призначення, будова та технологічний процес обладнання для розподілу рідкого гною на фракції ГБН-100, УОН-700М, 1Т- ВПО-20А та безнапірного дугового сепаратора.

6 Заповнити таблицю основних показників роботи наданого обладнання.

7 Принцип дії біогазової установки ZORG.

Пункти 1,2,3,4 студент виконує самостійно, як підготовку до лабораторних занять.

2.5Контрольні запитання

2.5.1Які існують технології для видалення та переробки

гною тварин?

2.5.2Особливості кожної із технологій?

2.5.3Які способи переробки рідкого гною Ви знаєте?

2.5.4Яку обробку рідкого гною передбачає гомогенізація?

2.5.5Яку обробку рідкого гною передбачає компостуван-

ня?

2.5.6Яку обробку рідкого гною передбачає розподіл на фрак-

ції?

2.5.7Які варіанти використовування твердої фракції після розподілу рідкого гною Ви знаєте?

2.5.8Які варіанти використовування рідкої фракції після розподілу рідкого гною Ви знаєте?

2.5.9Принцип дії установок ГБН-100, УОН-700М, 1Т-ВПО- 20А та безнапірного дугового сепаратора?

2.5.10Поясніть технологічний процес переробки рідкого гною за допомогою фільтрувальної центрифуги УОН-700М.

2.5.11Як можна відрегулювати ступінь віджимання на шнеку 1Т-ВПО-20А?

2.5.12Переваги безнапірного дугового сепаратора у порівнянні з іншим обладнанням для розподілу рідкого гною?

215

2.5.13Які віджимні валики встановлено на безнапірному дуговому сепараторі? Чому саме такі?

2.5.14Яку сировину можна використовувати для роботи біогазової установки?

2.5.15Що можна отримати після переробки гною та іншої сировини на біогазовій установці ZORG?

2.5.16Принцип дії біогазової установки ZORG?

2.5.17Процес бродіння в біогазовій установці ZORG відбувається при доступі кисню чи ні?

2.5.18Як називається біологічна обробка гною при доступі кисню? Як без доступу кисню?

Лабораторна робота № 12

ВИВЧЕННЯ БУДОВИ ТА АНАЛІЗ РОБОТИ ДОЇЛЬНИХ АПАРАТІВ

МЕТА РОБОТИ - вивчити будову, призначення, технологічний процес та проведення регулювання доїльних апаратів.

1 ВКАЗІВКИ З САМОПІДГОТОВКИ ДО РОБОТИ

1.1 Завдання для самостійної підготовки

Вивчити:

фізіологічні основи машинного доїння [1,с.201...204; 2, с.563…564];

основні вимоги до доїльних апаратів [1, с. 202...203];

класифікація доїльних апаратів та його складових елементів[1, 204…208; 2, с. 568…576].

Ознайомитись:

з режимами роботи доїльних апаратів [1, с.204…206].

Скласти звіт по роботі:

номер, найменування та мета роботи;

основні вимоги до доїльних апаратів;

класифікацію доїльних апаратів та їх складових.

1.2 Питання для самопідготовки

1.2.1Фізіологічні основи машинного доїння корів.

1.2.2Основні вимоги до доїльних апаратів.

1.2.3Класифікація доїльних апаратів та його їх складових.

1.2.4Будова та принцип дії доїльного апарата.

1.2.5Режими роботи доїльних апаратів.

216

1.3 Рекомендована література

1Механізація виробництва продукції тваринництва /І.І. Ревенко, Г.М. Кукта, В.М. Манько та ін..; За ред. І.І. Ревенка. – К.: Урожай, 1994 -264с.

2Посібник-практикум з механізації виробництва продукції тваринництва / І.І.Ревенко, В.М.Манько, С.С.Зарайська та ін.//за ред. І.І.Ревенко. – К.: Урожай, 1994. – 288 с.

2 ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ РОБОТИ

2.1 Програма робот

2.1.1 Виконуючи роботу студенту необхідно вивчити:

призначення, будову і технологічний процес доїльного апарату АДУ-1 (МДФ 03 000, АДС-1);

правила розбирання та збирання доїльного апарату та увімкнення його у роботу;

2.1.2 Ознайомитись:

з технологічним процесом і особливостями доїльних апаратів “Волга”, ДА-2М, ”Імпульс-59”, Duovac 300, "Стимопульс", "Нурлат".

Скласти звіт та захистити роботу.

2.2 Оснащення робочого місця

2.2.1 Доїльний апарат АДУ-І і його складові одиниці: колектор, пульсатор, доїльні стакани, шланги.

2.2.2 Доїльні апарати “Волга”, ДА-2М, ДА-50, М-59.

2.2.3 Плакати з конструктивно - технологічними схемами доїльних апаратів.

2.2.4 Пристрої для розбирання та збирання доїльних апаратів. 2.2.5 Фрагмент діючої доїльної установки типу АД-100А. 2.2.6 Методичні вказівки до лабораторної роботи №12.

2.3 Теоретичні відомості 2.3.1 Будова доїльних апаратів та функції їх основних еле-

ментів.

Доїльні апарати (рис. 1) (виконавчі елементи доїльної машини) призначені для виведення молока з вимені через дійки за допомогою вакууму. Вони мають підвісну частину, до якої входять колектор та комплект молочних і вакуумних трубок, молочний і повітряний шланги, з’єднані кільцями, та ручку, на якій встановлено пульсатор і за допомогою якої апарат підключають до повітряного і

217

молочного трубопроводів. До складу доїльної апаратури може також входити пристрій для зоотехнічного обліку молока УЗМ-1А. Його включають послідовно в лінію молочного шланга.

а – “Волга”: 1 – доїльне відро, 2 – кришка відра, 3 – пульсатор, 4 – затиск увімкнення апарата, 5 – доїльні стакани, 6 – колектор, 7 – молочний шланг, 8 – повітряний шланг, 9 – молочні трубки, 10 – повітряні трубки, б – уніфікований АДУ-1: 1 – доїльні стакани, 2 – гумова (повітряна) трубка, 3 – колектор, 4 – пуль-

сатор; в – ДА-2М (обладнаний для доїння в відра в системі молокопроводу): 1 –

ручка для підключення до магістральної лінії розрідження, 2 – пульсатор, 3 – шланг системи розрідження, 4 – повітряний шланг, 5 – доїльний стакан, 6 – колектор, 7 – молочний шланг, 8 – кришка відра, 9 – доїльне відро.

Рисунок 1 – Доїльні апарати

218

Якщо доїння здійснюється не в загальний молокопровід, а в переносні відра, то ручку підключення не встановлюють, а пульсатор розміщують на кришці відра, та з’єднують повітряним і молочним шлангами з підвісною частиною апарату. Відро шлангом сполучається також з вакуум-проводом.

Незалежно від типу, марки та конструктивних особливостей,

основні елементи доїльних апаратів мають чітко визначені функ-

ції:

доїльні стакани – видоюють молоко;

колектор – розподіляє вакуум у міжстінкові камери доїльних стаканів, збирає від них молоко і спрямовує його в молочний шланг. Крім того, у випадку тритактного доїння забезпечує періодичну подачу атмосферного повітря в піддійкові камери доїльних стаканів і цим самим створює такт відпочинку;

пульсатор – перетворює постійний вакуум у пульсуючий, тобто такий, що чергується з атмосферним тиском;

молочні та повітряні шланги і трубки (комплект) – сполу-

чають перелічені вузли в єдину систему (доїльний апарат) і одночасно є магістралями для проходження повітря і молока.

2.3.2 Будова, принцип роботи та технологічні регулювання доїльних апаратів.

Тритактний доїльний апарат «Волга» (рис. 1, а) складаєть-

ся з чотирьох двокамерних доїльних стаканів 5, колектора 6, пульсатора 3, доїльного відра 1 із кришкою 2 і двох гумових шлангів: повітряного 8 і молочного 7. Кожний стакан з'єднується з колектором двома трубками: молочною 9 і повітряною 10. Схеми доїльних апаратів АДУ-1 і ДА-2М, багато в чому схожі на розглянуту вище

(рис. 1, б и в).

Доїльний стакан апарату «Волга» (рис. 2) складається з алю-

мінієвої гільзи 1, соскової гуми 2, єднального кільця 3, оглядової чашечкі 6 і гумового кільця 5. Гільза має патрубок 4 для з'єднання повітряної трубки з колектором. Соскова гума циліндричної форми з діаметром соскового отвору 23 мм. У її верхній частині є присосок, у внутрішній порожнині якого завжди підтримується вакуум, що сприяє в період такту відпочинку утриманню стакана на соску.

219

Двотактний доїльний апарат ДА-2М випускається в двох варіантах: для доїння із збиранням молока в відро і в молокопровід. Апарат вмикається в роботу відкриттям клапана, розташованого в нижній частині корпусу його колектора, що не має клапанного ме-

1 – гільза; 2 – дійкова гума; 3 – молочна трубка; 4 – кільце монтажне.

Рисунок 2 - Доїльний стакан апарату «Волга»

ханізму, тому що він, на відміну від апарату, «Волга» виконує тільки функції збирання молока і передачі його в доїльне відро або молокопровід. Принцип дії цього апарату схожий із роботою АДУ-1 двотактного виконання.

Робочий процес доїльного апарата німецької фірми

«Импульс-59» протікає по двотактному циклу і відрізняється від АДУ-1 тільки тим, що передні і задні соски видоюються попарно, що обумовлено конструкцією пульсатора. Такий апарат складніший за конструкцією, але має суттєві переваги: пом’якшується механічна дія на вим’я, покращується вакуумний режим внаслідок одночасного впуску повітря тільки в двох доїльних стаканах, а також проходить часткове розгойдування доїльного апарата, що здійснює незначний масаж вимені.

В останні роки замість доїльних апаратів тритактного ДА-3М “Волга” і двотактного ДА-2М “Майга” стали виготовляти уніфікований доїльний апарат АДУ-1, який має п’ять модифікацій (в таблиці 1 їх три). У цьому апараті збільшено об’єм камер колектора в 1,5 рази, діаметр молочних і повітряних патрубків (порівняно з ДА-2М); використовується нова конструкція доїльного стакана із суцільною металевою гільзою з неіржавіючої сталі та суміщена з

220