Сепарация: технология разделения жидкого навоза

14.11.2013 Леонов М.В., Щеголева И.В.

Существует три стандартных способа разделения жидкого навоза на фракции:

• гравитационное разделение (с помощью емкостей-отстойников);
• механическое разделение (с помощью сепараторов, центрифуг, виброгрохотов, и пр.);
• химическое/электрохимическое разделение (с помощью реагентов и индифферентных продуктов).

Технология сепарации навоза

В настоящее время, как правило, используется механический способ разделения навоза на фракции – сепарация. Наиболее оптимальным для этого является шнековый сепаратор, позволяющий работать с навозом (пометом) широкого спектра влажности (от 80% до 99%).

Эффективность работы установки по разделению навоза составляют три характеристики.

1. Производительность сепаратора, которую определяют следующие факторы: вид навоза, его влажность и температура, размер ячеек, регулировка степени отжима.
2. Эффект осветления суспензии (процент отделения взвешенных веществ) - у современных сепараторов составляет 80-90%.
3. Влажность твердой фракции (осадка).

Весь процесс переработки навоза (помета) с помощью данного механизма условно можно разделить на следующие этапы.

На подготовительном этапе, стоки со всего животноводческого предприятия (с помощью насосов или самотеком) подаются в приемный резервуар (регулирующую емкость) сепараторного пункта. Объем регулирующей емкости, как правило, рассчитан на максимальный суточный выход навоза. Жидкий навоз для исключения осаждения взвешенных веществ в регулирующей емкости перемешивается с помощью миксера-гомогенизатора. С помощью погружного насоса гомогенизированная жидкость перекачивается в сепаратор, при этом избыточный объем навоза с помощью встроенного перепускного клапана по трубе самотеком подается обратно в регулирующую емкость. В цехе разделения рекомендуется предусматривать дополнительный резервный сепаратор на случай отказа основного оборудования.

Непосредственно в процессе разделения навоза на сепараторе жидкая часть отделяется от взвешенных составляющих. Сито, пропуская жидкость, задерживает содержащиеся в навозной взвеси волокна, и на его поверхности создается нечто вроде фильтра, способствующего фильтрации более мелких частиц. После чего лопастями шнека этот слой удаляется и прессуется. Для изменения степени отжима регулируется обратное давление на выходе сепаратора.

В дальнейшем жидкая фракция из сепараторного пункта, как правило, самотеком по трубопроводу направляется в лагуны. Твердая фракция навоза грузится в тракторные полуприцепы и отвозится на площадку буртования. После соответствующей подготовки фракции навоза используются для удобрения сельскохозяйственных земель. Жидкая фракция навоза транспортируется и вносится на поля в основном с помощью гидромеханического оборудования – многошланговых систем, а твердая фракция – с помощью машин для внесения твердых органических удобрений.

Физико-химические свойства фракций навоза

Жидкая и твердая фракции, образуемые при разделении навоза, получают различные химические и физико-механические свойства. Это является результатом перераспределения биогенных элементов и сухого вещества, имеющихся в используемом навозе. Их объемы, химический состав зависятот вида навоза (КРС, свиной), его исходной влажности (кормов, степени разбавления технологической водой), технических характеристик оборудования.

При разделении навоза отсутствуют потери каких-либо веществ, кроме, пожалуй, некоторой части аммонийного азота. Твердую фракцию в случае разделения без использования коагулянтов составляют твердые частицы навоза, содержащие 65-70% воды, которая по сути является раствором минеральных и органических соединений.

В твердую и жидкую фракции навоза входит сухое вещество двух типов:

• сухое вещество структурных элементов (твердых частиц);
• сухое вещество водных растворов.

При этом распределение фосфора прямо пропорционально содержанию сухого вещества, а калия - содержанию влаги во фракциях. Минеральный азот,содержащийся в навозе, распределяется прямо пропорционально содержанию влаги, а органический - содержанию сухого вещества во фракциях. Из-за различного соотношения минерального и органического азота в навозе КРС и свиней перераспределение азота по фракциям будет различно.

Пример расчетов при разделении свиного навоза на фракции

Пример расчета параметров жидкой и твердой фракции при разделении свиного навоза, используемого при проектировании систем подготовки, хранения и утилизации навоза (НТП-АПК 1.30.03.01-06 «Нормы технологического проектирования оросительных систем с использованием животноводческих стоков»).

Параметр	неразделенный навоз	жидкая фракция	твердая фракция
Выход	125 т/сут	111 т/сут 40700 т/год 89%	13,5 т/сут 4930 т/год 11%
Влажность	95 %	98 %	70 %*
Содержание азота	3000 мг/кг	263 кг/сут 96 т/год 70%	75 кг/сут 28 т/год 20%
Содержание фосфора	1500 мг/кг	66 кг/сут 24 т/год 35%	122 кг/сут 44 т/год 65%
Содержание калия	1300 мг/кг	150 кг/сут 55 т/год 92%	13 кг/сут 5 т/год 8%
Эффект осветления (J)*	83%

*определяется по технической характеристике разделительной установки

Таким образом, технология разделения навоза на фракции приводит к образованию двух продуктов переработки навоза с различными физико-механическими свойствами, отличающихся по условиям хранения и дальнейшего использования. Поэтому целесообразность данной технологии должна быть обоснована в каждом отдельном случае.

Автор:  Леонов М.В., Щеголева И.В.