, ,
студенты второго курса инженерного отделения,
специальность «Теплоснабжение и теплотехническое оборудование»
ГАПОУ РК «Петрозаводский техникум городского хозяйства»
Научный руководитель:
, преподаватель
ГАПОУ РК «Петрозаводский техникум городского хозяйства»
ТЕХНОЛОГИЯ СОЗДАНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ ИЗ РАКООБРАЗНЫХ В УСЛОВИЯХ ФЕРМЕРСКОГО ХОЗЯЙСТВА РЕСПУБЛИКИ КАРЕЛИЯ
Республика Карелия находится в зоне рискового земледелия. Фермеры сталкиваются с большим количеством проблем: бедность почв, дорогие корма, дорогое привозное топливо, дорогое электричество. Содержания хозяйства становится экономически невыгодным. Отсюда медленное развитие фермерского хозяйства в Карелии.
Цель: Реализация инновационного проекта по выращиванию и переработке артемий для получения сельскохозяйственного удобрения в условиях фермерского хозяйства Республики Карелии.
Задачи:
1) Адаптировать технологию выращивания артемий для условий фермерского хозяйства.
2) Описать технологию процесса, который позволит произвести удобрения из ракообразных в условиях фермерского хозяйства Карелии, используя оборотность процессов биогазовой установки.
3) Найти способы и возможности снижения энергетических затрат на содержание фермерского хозяйства.
В работе предложен комплекс технологических процессов, в основе которого лежит замкнутый цикл, основным элементом которого является выращивание артемий с использованием биоустановки.
Комплекс состоит из следующих операций:
1. Домашний скот, употребляя корма, производит продукты питания.
2. Образующийся при этом навоз складируется.
3. Из этого материала выделяется биологический газ определённой теплоёмкости.
4. Энергия, полученная при переработке навоза, используется для выращивания артемий.
5. Выращенные биологические элементы являются превосходным удобрением.
6. Домашний скот, употребив корма улучшенного состава, снова производит продукты питания. Цикл замкнулся.
Почему для производства удобрения выбраны артемии? Цисты артемий характеризуются высоким содержанием белков, жиров, незаменимых аминокислот и жирных кислот, витаминов, гормонов, других биологически активных соединений. Кроме того, цисты артемии богаты хитозаном, благодаря чему их применяют в качестве органического удобрения для подкормки и профилактической защиты растений.
Ценность артемий доказал в своей диссертации кандидат технических наук – . В России артемии обитают в солевых водоема, которые находятся на юго-востоке нашей страны. Доставка этого биологического объекта в наш регион финансово затратно, поэтому мы, совместно с руководителем исследовательской работы, попробовали вырастить артемии в условиях фермерского хозяйства.
Необходимые условия для выращивания артемий:
· Постоянная аэрация воды.
· Постоянное освещение.
· Температура воды 27-30 градусов.
· Обеспечение кормом 2 раза в неделю.
Для получения удобрений из артемий, их необходимо высушить и перемолоть. Полный цикл занимает 15 суток
Подсчитав затраты на весь цикл, были определены «слабые» места.
На нагрев воды до необходимой температуры, а также на подсушку артемий перед измельчением, тратится много электроэнергии. Решить задачу экономии электроэнергии фермеру поможет биогазовая установка с оборотным циклом работы.
Для примера предлагается биоустановка, одна из разработанных специалистами.
Схема биогазовой установки
Принцип её работы: продукты жизнедеятельности животных вместе с хозяйственными отходами попадают в емкость для сырья, далее они перемещаются в биореактор, в котором находится теплообменный аппарат. Он обеспечивает необходимую температуру брожения 50 градусов. Теплообменник питается от газового котла. Температура на подающей трубе - 60 градусов, а на обратной - 30 градусов. В процессе брожения выделяется газ, который собирается в газгольдере. После удаления сероводорода получается биогаз, часть которого поступает в газовый котел. В процессе работы биоустановки образуется биоудобрение. Так функционирует готовая биоустановка.
Пластиковые ёмкости с артемиями необходимо установить на обратной трубе теплообменного аппарата, по которой вода возвращается в котёл. Температура воды в этом трубопроводе - 30 градусов. Это та температура, которая необходима для созревания артемий.
Используя это тепло, можно снизить затраты на электроэнергию до 70818 руб/год. Кроме этого, можно использовать теплоту уходящих газов из газового котла для предварительной сушки артемий. Перед отправкой их в электросушилку, уходящие газы можно транспортировать по трубопроводу, который проходит рядом с поддонами для артемий. За счёт конвективного теплообмена будет осуществляться снижение влажности ракообразных, что позволит снизить затраты электроэнергии при окончательной сушке биологических элементов в сушильной установке. Ещё одна проблема – это затраты электроэнергии на работу компрессоров для постоянной аэрации на дробление и сушку артемий. Решить ее также помогает биогазовая установка.
Для расчётов рассмотривается фермерское хозяйство на 100 голов коров. В сутки это количество домашних животных производит (40 х 100) 4 тонны навоза. В соответствии с таблицей технических показателей по БЭУ, в сутки фермер получит 60 м3 биогаза.
Основные технические характеристики биоэнергетических установок. По разработанной документации изготовлена и запущена в эксплуатацию установка БГУ-20
Согласно данных производителя, 30% полученного биогаза пойдёт на обслуживание самой установки, а 70% - полезная составляющая. Используя при расчётах переводной коэффициент для природного газа, мы получили, что данный объём биогаза высвободит 369,25 кВт - час энергии в сутки. Эти дополнительные кВаты, мы и предлагаем использовать для выращивания артемий и для работы компрессоров, электросушолок, дробилок, суммарная мощность которых равна 6,5кВт.
Исследования показали, что в данном случае экономический эффект выражается в виде экономии средств:
- от использования остаточного тепла от теплообменного аппарата вместо электрической энергии.
- от замены покупного удобрения на удобрение, полученное из артемий.
- от использования энергии уходящих газов из котла для предварительного подсушивания артемий;
- от полученного биогаза в БГУ.
Определена экономия от замены покупного удобрения на удобрение, полученное из артемий.
Так как для расчета предложено стадо в 100 голов, то, согласно нормам, для обеспечения этого стада сеном на весь год, необходимо удобрить площадь размером 16 га.
Норма расхода - 1 кг на га, поэтому необходимо произвести 16 кг этого удобрения. Исходя из размеров помещения для БГУ, для расчёта мы взяли 10 бочек по 50 л. Одна бочка с артемиями используется для дальнейшего выращивания биологического материала. Остаточный объём позволит получить удобрения - 0,7 кг за цикл (15 дней), в год – 16.8 кг. То есть мы полностью сможем заменить покупное удобрение по количеству используемого продукта.
Полный экономический расчёт представлен в таблице.
Эффект от замены покупного минерального удобрения на удобрение из артемий.
80000-12352 =67648 руб. в расчете на 16 га.
Из вышесказанного можно сделать вывод:
Выращивание артемий для получения удобрений в условиях фермерских хозяйств Карелии, будет экономически выгодным при следующих условиях:
1.Необходимо использовать технологические установки с оборотным циклом, который позволит использовать энергию уходящих газов или жидкости.
2.Количество поголовья домашнего скота фермерских хозяйств должно быть 200 голов и более.
Список использованных источников:
1. . Рациональное использование ракообразных при производстве новых видов продукции с функциональными свойствами: диссертация кандидата технических наук: 05.18.04 Воронеж, 2007 211 с., Библиогр.: с. 146-160 РГБ ОД, 61:07-5/4300
2. http://agrostimul. ru/shkola-fermerov
3. http://patt. karelia. ru/ru/news/17063.html
4. http://www. yug-poliv. ru/fertilizers/?yclid=1194114235508722821
5. https:///respublika_kareliya/perechen_krupneyshich_selskochozyaystvennich_i_pererabativaiuschiy_predpriyatiy_respubliki_kareliya. html
6. http://vedlozero. ru/knowledge/karelia/economy/1191-agriculture. html
7. http://festival.1september. ru/articles/655449/
