WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |   ...   | 22 |

Разработка и исследование установки приготовления композитного котельного биотоплива из отходов животноводческих ферм и нефтехозяйств

-- [ Страница 7 ] --

По физическому состоянию экскременты характеризуются как гетерогенная полидисперсная суспензия с квазипластическими текучими свойствами. Она включает в себя твердые частицы (дисперсная фаза) и водный раствор солей, кислот и щелочей (жидкая фаза или дисперсионная среда). В экскрементах крупного рогатого скота доля твердой фазы составляет от массы сухого вещества около 60 %, а у свиней — 70-75%. Плотность сухого вещества экскрементов около 1300 кг/м3, а взвешенных частиц — 1050-1060 кг/м3. Плотность дисперсионной среды в экскрементах коров 1017 кг/м3, свиней — 1010 кг/м3. Изза небольшого различия плотностей дисперсной фазы и дисперсионной среды и высокой вязкости возможно длительное хранение смеси экскрементов без расслоения [2,232].

Важнейшими свойствами бесподстилочного навоза являются текучесть (реологические свойства) и коррозионные свойства. Реологические свойства навоза зависят от содержания в нем сухого вещества и коллоидных частиц.

Бесподстилочный навоз в зависимости от количества попавшей и него воды представляет собой в различной степени текучую, полидисперсную суспензию с квазипластическими текучими свойствами и в недвижимом состоянии он застывает, твердые частицы высокой плотности начинают осаждаться, навоз переходит в гелеобразное состояние и текучесть его ухудшается. При движении происходит разжижение до состояния золя. Указанные процессы должны быть приняты во внимание при решении вопросов отделения инородных включений, измельчения крупных частиц, поддержания навоза и однородном (гомогенном) состоянии. Свиной навоз при одинаковом содержании сухого вещества более текуч, чем навоз крупного рогатого скота, что объясняется меньшим содержанием в нем коллоидных частиц. При скармливании кормов с высоким содержанием клетчатки и низким содержанием протеина вязкость навоза повышается.

Ориентировочным показателем текучести навоза является содержание в нем сухого вещества. Более точный показатель — содержание в навозе свободной воды. Текучесть навоза повышается после перемешивания [5].

Коррозионные свойства бесподстилочпого навоза зависят от содержания в нем коррозионно-активных веществ: углекислоты, аммонийного азота, хлоридов, сульфатной и сульфидной серы. Интенсивность коррозии зависит от вида навоза, температуры, доступа воздуха и длительности воздействия на материал, с которым он контактирует.

Таблица 3 - Влияние влажности на реологические свойства Влажность, Плотность, кг Бесподстилочный навоз содержит коррозионно-активных веществ меньше, чем коммунально-бытовые и промышленные сточные воды. Коррозия является результатом суммарного воздействия всех коррозионно-активных веществ. Величина рН свиного навоза бывает ниже 5,5.

Коррозию металлов вызывают растворенные в навозе вещества и газообразные продукты, такие, например, как аммиак и сероводород. Сильно подвержены коррозии медь и алюминий [236].

Под воздействием навоза и воды качество асбоцемента не ухудшается, масса и прочность на разрыв изделий из полиэтилена и поливинилхлорида, а также из эпоксидных смол, фторопласта н капрона не изменяются.

Навоз оказывает ингибирующее и пассивирующее действие на чугунные трубы. Поэтому трубы из чугуна наиболее пригодны для транспортировки по ним навоза или его смеси с водой.

Таким образом, навоз не обладает сильным коррозионным действием.

Коррозия усиливается лишь при попеременном воздействии навоза, воздуха и воды и одновременном доступе аммиака и сероводорода.

1.2.5. Химический состав отходов животноводства и оценка их горючести Химический состав экскрементов Химический состав экскрементов (смесь твердых и жидких выделений животных (кала и мочи) без примеси воды, остатков корма, подстилки и инородных включений) на крупных животноводческих комплексах и птицефабриках приведен в таблице 4.

Таблица 4 - Химический состав свежих экскрементов, % (данные ВИУА) Показатель комплекс на 10 комплекс на 2 комплекс на 108 Овцы * При кормлении животных согласно рекомендациям Главного управления животноводства.

** При откорме свиней картофелем содержание К2О в экскрементах увеличивается до 0,4%.

Приведенные в таблице 4 данные по содержанию азота полностью согласуются с результатами анализа большого числа образцов с ферм ЧССР (табл.

5). Содержание фосфора в навозе выше, а калия — ниже, что объясняется более высоким удельным весом концкормов в рационах на крупных животноводческих комплексах в нашей стране.

Таблица 5 - Химический состав свежих экскрементов на комплексах В сухом веществе экскрементов содержится примерно 75-85% органического вещества и 15-25% золы. Отношение углерода к азоту и кале крупного рогатого скота равно 15-16, а в кале свиней — 9-10. В моче животных содержится около 50% азота, выделяемого с экскрементами. Отношение углерода к азоту (С : N) в моче крупного рогатого скота составляет 1-2, у свиней — около 1.

Таблица 6 - Состав твердых и жидких экскрементов животных, % (но данным анализов зональных агрохимлабораторий, обобщенным ЦИНАО) Содержание при натуральной влажности, %:

азот общий азот аммиачный фосфор (Р2О5) калий (К2О) Таблица 8 - Химический состав навоза крупного рогатого скота Центрально-Черноземный 0,60 0,08 0,30 0,60 19,4 66,5 7, * Перегной.

* Пересчет в граммы на 20 т навоза сделан В. М. Перепелицей (1969) Рисунок 9 - Химический состав навоза крупного рогатого скота (по данным зональных агрохимических лабораторий (к табл. 9) Таблица 9 - Содержание микроэлементов в 20 т навоза при влажности 78%, г Таблица 10 - Состав свежего навоза, % (по данным НИУИФ, ВИУА и других Азот:



(SiО2) Окись железа и алюминия (RiО3) Инородные включения (в основном почва и песок), как правило, не превышают 5 % массы экскрементов и не оказывают заметного влияния на физико-механические свойства подстилочного навоза. За время хранения масса навоза и его химический состав существенно изменяются.

Бесподстилочный навоз — это в разной степени разбавленная водой текучая смесь кала и мочи животных. Нередко в состав смеси попадает небольшое количество остатков корма и подстилки.

Бесподстилочный навоз в зависимости от содержания в нем воды подразделяют на полужидкий — смесь экскрементов (влажность до 92 %) и жидкий — смесь экскрементов с примесью воды (влажность 92-97%). Смесь экскрементов, значительно разбавленную водой (влажность более 97 %), называют навозными стоками. Для определения выхода бесподстилочного навоза необходимо знать количество экскрементов, выделяемых животными. Его определяют в основном двумя методами: по нормативам ежесуточного выделения кала и мочи различными половозрастными группами животных и по количеству сухого вещества корма, расходуемого за год.

Для комплекса по воспроизводству, выращиванию и откорму 108 тыс.

свиней в год (при расходе кормов за год в пересчете на абсолютно сухое вещество 37 тыс. т, переваримости его 75 % и потерях корма 5 %) [246].

При потерях корма, попадающего в экскременты, в размере 10 % годовой выход экскрементов на таком комплексе увеличится до 120 тыс. т.

Таблица 12 - Количество сухого вещества в годовом рационе 10 тыс. бычков Химический состав гомогенного (хорошо перемешанного) жидкого навоза и навозных стоков находится в прямой зависимости от содержания в них сухого вещества, т. е. от степени разбавления экскрементов водой. Не разбавленный водой бесподстилочный навоз, имеющий влажность около 90 %, текуч и поддается погрузке в мобильные транспортные средства и перекачиванию по трубам насосами, имеет довольно благоприятное соотношение N, Р и К для питания растений. Поэтому бесподстилочный навоз как удобрение не требует каких-либо обработок или переработок. Однако для надежной эксплуатации насосов, трубопроводов, цистерн-разбрасывателей и дождевальных установок систематически перемешивать, а содержащиеся в нем твердые включения (сено, сенаж, силос и др.) перед закладкой навоза на хранение измельчать.

В бесподстилочном навозе органическое вещество составляет 70-80 % сухой массы. Органическое вещество кала различных животных существенно различается по составу (табл.13).

Отношение С : N в кале находится в широких пределах (около 18-20).

Однако в смеси экскрементов оно сужается за счет азота мочи до 5-9. В результате повышается эффективность бесподстилочного навоза как источника доступного азота для питания растений. Эффективность мочи как удобрения определяется высоким содержанием в ней «мочевины» Азот мочевины составляет примерно 80 % азота мочи.

1.2.6. Характеристика обводненного навоза как гетерогенной дисперсной среды По физическому состоянию экскременты характеризуются как трехфазная квазипластческими текучими свойствами. Она включает в себя твердые частицы (дисперсная фаза) и водный раствор солей, кислот и щелочей (жидкая фаза или дисперсионная среда). В экскрементах крупного рогатого скота доля твердой фазы составляет от массы сухого вещества около 60% а у свиней — 70—75%.

Плотность сухого вещества экскрементов около 1300 кг/м3, а взвешенных частиц Ш50 - 1060 кг/м 3. Плотность дисперсионной среды в экскрементах коров кг/м 3, свиней - 1010 кг/м3. Из-за небольшого различия плотностей дисперсной фазы и дисперсионной среды и высокой вязкости возможно длительное хранение смеси экскрементов без расслоения [246].

Из-за наличия газов в смеси экскрементов кал не тонет в воде. При перемешивании кала с водой твердые частицы почти полностью выпадают в осадок.

1.2.7. Возможности приготовления гетерогенных дисперсных суспензий из навоза и ВМЭ Структурные особенности молекулярных компонентов (обводненного супрамолекулярные образования, характеризующиеся пространственным расположением своих компонентов, их архитектурой, «супраструктурой», а также типами межмолекулярных взаимодействий удерживающих компоненты вместе.

Супрамолекулярные ансамбли гетерогенной суспензии обладают определенными структурно - конформационными, термодинамичecкими, кинетическими и динамическими свойствами. Межмолекулярные взаимодействия в гетерогенной дисперсной суспензии слабее, чем ковалентные связи, так что супрамолекулярные ассоциаты топливной смеси менее стабильны темодинамически, более лабильны кинетически и более динамически, чем молекулы. Таким образом, мы имеет дело с «мягкими связями» [52].

Для того чтобы определить полученную дисперсную суспензию, как химический объект, необходимо указать составляющие их элементы и типы связей между элементами, а также пространственные (геометрические, топологические) характеристики. Объекты, супермолекулы, полимерной дисперной суспензии композитного биотоплива, обладают такой же определенностью, как и составляющие их отдельные молекулы. Супермолекулы обводненного навоза и ВМЭ представляют собой по отношению к молекулам то же, что молекулы по отношению к атомам, причем роль ковалентных связей в супермолекулах играют межмолекулярные взаимодействия. Таким образом, супермолекулы представляют собой следующий уровень организации материи, после электрона, частиц, ядер, атомов и молекул.

Селективное связывание определенного субстрата (обводненной навозной жижи) и его рецептора (ВМЭ) с образованием супермолекулы происходит в результате молекулярного распознования (molecular recognition). Если помимо центров связывания рецептор содержит реакционноспособные функциональные группы, он может влиять на химические превращения на связанном с ним субстрате, выступая в качестве супрамолекулярного реагент-катализатора. В сочетании с организованными полимолекулярными ансамблями и фазами (пленки, мембраны, везикулы, жидкие кристаллы и т.д.) функциональные супермолекулы могут быть использованы для получения топливных гетерогенных дисперсных суспензий.



Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |   ...   | 22 |
 





 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.