Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Машины и средства механизации сельскохозяйственного производства

Диссертационная работа:

Катусов Дмитрий Николаевич. Совершенствование технологического процесса сепарации ферментированных органических удобрений при вермикультивировании с разработкой и обоснованием параметров сепарирующего устройства : Дис. ... канд. техн. наук : 05.20.01 : Саратов, 2004 202 c. РГБ ОД, 61:05-5/1695

смотреть содержание
смотреть введение
смотреть литературу
Содержание к работе:

Реферат 3

ВВЕДЕНИЕ 7

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ 13

1.1. Требования к подготовке субстратов. Значение проблемы сепарации ферментированных твёрдых органических удобрений 13

1.2. Анализ способов разделения механических смесей и конструкций сепарирующих устройств 19

1.2.1. Анализ существующих способов разделения механических смесей.. 19

1.2.2. Анализ известных конструкций просеивающих устройств для разделения сыпучих материалов 25

1.2.3. Устройство технологической линии для приготовления субстрата 39

1.3. Обзор существующих исследований процессов разделения твёрдых органических материалов. 42

1.4. Цель и задачи исследований 51

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ

СЕПАРИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА 54

2.1. Описание технологического процесса и конструкции

сепарирующего устройства 54

2.2. Расчет мощности привода грохота 56

2.2.1. Определение мощности, затраченной на ударное взаимодействие

поверхности грохота с обрабатываемым материалом 51

2.2.1.1. Определение силы давления потока частиц материала на неподвижную наклонную поверхность грохота. 57

2.2.1.2. Определение ударного импульса частиц на движущуюся поверхность грохота. 62

2.2.1.3. Анализ влияния формы колосников 65

2.2.2 Расчёт мощности, затраченной на транспортирование и просеивание

материала 78

2.3. Выводы по главе 84

3. МЕТОДИКА И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ФИЗИКО-

МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ФЕРМЕНТИРОВАННЫХ

ТВЕРДЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ 86

3.1. Методика исследований физико-механических

свойств ферментированных твёрдых органических удобрений. 86

3.2. Результаты исследований физико-механических

свойств ферментированных твёрдых органических удобрений 93

3.3. Выводы по главе 105

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Ф СЕПАРИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА .106

4.1. Описание лабораторной установки 106

4.2. Программа и методика экспериментальных исследований 109

4.3. Выбор критерия оптимизации процесса сепарации ферментированных твёрдых органических удобрений 111

4.4. Выбор факторов и уровней их варьирования. Методика и результаты экспериментальных исследований по определению оптимальных параметров сепарирующего устройства. 115

4.4.1. Выбор факторов и уровней их варьирования. 115

т 4.4.2. Методика экспериментальных исследований по определению

оптимальных параметров сепарирующего устройства. 119

4.4.3. Результаты экспериментальных исследований по определению

оптимальных параметров сепарирующего устройства. 125

4.5. Определение мощности экспериментальной установки при оптимальных режимах работы 133

4.6. Выводы по главе 140

5. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ И РАСЧЁТ

ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИССЛЕДУЕМОГО

СЕПАРИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА 142

5.1. Производственные испытания предложенного

сепарирующего устройства, 142

5.2. Экономическая эффективность предложенного

сепарирующего устройства. 145

<». ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 150

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 152

ПРИЛОЖЕНИЯ. 170 

Введение к работе:

Господствовавшая в последнее время в нашей стране концепция интенсификации сельскохозяйственного производства, в практической её реализации, слабо учитывала комплекс экологических проблем, возникших в результате резкого возрастания антропогенных нагрузок на природную среду. Начиная с 60-х годов прошлого столетия, земледелие в нашей стране развивалось за счет непрерывного наращивания средств химизации. Огромные, зачастую неконтролируемые дозы минеральных удобрений и ядохимикатов в растениеводстве, позволившие на начальном этапе значительно повысить урожайность сельскохозяйственных культур, долгое время не изучались как антропогенный фактор воздействия на природу [1]. Однако давно известно, что любые антропогенные воздействия на экосистемы, включая и агроэкосистемы, неизбежно приводят к нарушению естественного биологического круговорота веществ в природе и иногда такие нарушения могут стать необратимыми.

Результаты непродуманного вмешательства в естественные процессы круговорота веществ уже известны: деградированная и разрушенная структура почвы, мертвые и зараженные в крайне опасных дозах тяжёлыми металлами, ядохимикатами, нитратами и другими веществами поля, водоемы, непригодная для питания продукция [2... 7].

Ежегодная потеря гумуса, главного элемента плодородия почвы с 1 га пашни Саратовской области составляет, по оценкам экологов, 400-700 кг. За последние 20 лет площадь деградированных земель в России увеличилась в 1,6 раза, запасы гумуса уменьшились на 30-50%, а 88% пашни имеют содержание гумуса ниже оптимального и по России в целом его теряется более 84 млн. т. в год. Пахотных земель, отвечающих международным стандартам, у нас осталось около 8% [3, 8,9... 11].

Данная проблема характерна не только для нашей страны, она является проблемой мирового масштаба. За всю историю своего существования человечеством было освоено и заброшено в результате деградации 2 млрд. га плодородных земель - это больше площади ныне обрабатываемых полей и пастбищ, составляющей около 1,5 млрд. га, и за последние 50 лет скорость потери таких почв увеличилась в 30 раз по сравнению со средней исторической. Вот почему известные экологи мира Ж. Дорст, Л. Браун и др. называют этот ускоряющийся процесс самой сильной угрозой благополучию человечества [3].

Время увлечения минеральными удобрениями прошло, однако это не явилось решением всех экологических проблем [8,12... 16]. Всё более острой, особенно для крупных городов, становится проблема утилизации продуктов техногенеза, чуждых биосфере и её почвенному слою, не вписывающихся в естественный биологический круговорот веществ [17, 18]. Все традиционные методы их утилизации доказали и доказывают свою несостоятельность [19]. Причина - в запоздалом развитии научных основ комплексной охраны и восстановления природной среды.

Использование некоторых животноводческих и промышленных отходов в исходном виде - навоза, птичьего помета, сапропеля, лигнина, осадков сточных вод и других в качестве органических удобрений не является решением проблем, так как они имеют множество недостатков: засорённость семенами сорных растений, наличие механических примесей, солей тяжёлых металлов, патогенных бактерий, вирусов, грибков, повышенная кислотность и тому подобное, совокупность которых порой приводит к отрицательному эффекту от их применения [20...27]. В связи с этими и другими проблемами, по оценкам экологов, только в Саратовской области скопилось около 2 млн. т. навоза, использование которого в качестве удобрений весьма затруднено из-за большого количества посторонних примесей и отсутствия эффективных технологий и технических средств по его очистке и внесению. К тому же

только для бездефицитного поддержания баланса гумуса в почве ежегодно необходимо вносить не менее 15 т/га органических удобрений[11].

Тем не менее, мировой опыт свидетельствует, что проблема биологизации земледелия и производства экологически чистой продукции может быть успешно решена. Путь еб решения - использование метода промышленного вермикультивирования (от латинского vermis - черви) и применение продуктов вермипроизводства - вермикомпоста и биомассы вермикультуры в растениеводстве и других отраслях народного хозяйства [31...48]. Еще в 1881г. Ч. Дарвин писал, что «вся земля, образующая растительный слой, неоднократно прошла через кишечник дождевого червя и только после этого приобрела свое главное свойство - плодородие» [28]. В США, Канаде [29, 40, 41, 49,], Великобритании [36, 37, 39], Франции [38], Италии [34, 42, 43], Дании [45,50], Чехословакии [48], Венгрии [44], Финляндии [52...54], Японии [47, 83], Гонконге [35], Китае [31] и многих других странах [32...54] на протяжении уже нескольких десятков лет занимаются промышленным вермикультивированием - разведением культурного гибрида дождевого червя, отличающегося высокой плодовитостью и продолжительностью жизни. Использование метода промышленного вермикультивирования позволяет:

-наладить безотходную технологию сельскохозяйственного производства, утилизируя органические отходы различного происхождения: животноводства, растениеводства, деревообрабатывающей,

перерабатывающей, фармацевтичес-кой и других отраслей промышленного производства, твёрдые бытовые отходы, осадки сточных вод и многие другие;

-получать полноценное комплексное удобрение длительного действия, содержащее огромное количество полезных микроорганизмов, энзимов и коконов червей для ведения биодинамического сельского хозяйства, получения экологически чистой продукции, реанимации стерильных почв и воспроизводства их структуры и плодородия, свободное от патогенных

микроорганизмов [55], по эффективности в 8-10 раз превосходящее другие виды органических удобрений;

-получать полноценный животный белок, содержащий незаменимые аминокислоты для кормления птицы, рыбы, скота, использования на фармакологические, косметические и кулинарные цели [5... 84].

Расчёты показывают, что ферма на 400 коров производит в год молока на 6-9 млн. рублей, и столько навоза, что если его переработать в вермикомпост, то на этом можно заработать 15-18 млн. рублей (в ценах 2003-2004г.). При этом рентабельность молока может доходить до 50%, а вермикомпоста меньше 300% не бывает [57, 58]. С помощью вермикультуры можно частично решить проблему дефицита белковых кормов: известно, что в умеренном климате 1га пшеницы дает, в среднем, 350 кг протеина, а занятый вермикультурой - до 40 т белковой муки в год, превосходящей по содержанию протеина рыбную, соевую и мясокостную кормовую муку[24, 69, 71]. Одна тонна органических отходов при переработке ее червями дает до 600 кг биогумуса и около 100 кг биомассы червей, которая отличается высокой питательной ценностью [19,24, 56, 59,60].

Вермикультура настолько перспективна, что в США черви формы «красный калифорнийский гибрид» входили в список Координационного комитета по контролю за экспортом (КОКОМ) в числе товаров и технологий стратегического значения, запрещённых к ввозу в бывшие социалистические страны [62].

В зависимости от целей производства, существуют различные технологии вермикультивирования, частично или полностью адаптированные к региональным климатическим особенностям нашей страны [23, 59, 63...66, 70, 89]. Однако на основе анализа производственной деятельности вермихозяйств установлено, что процесс производства вермикомпоста отличается низким уровнем механизации выполнения технологических операций [70]. Это с одной стороны приводит к большим затратам ручного

труда, а с другой стороны — ставит в зависимость от умения и опыта персонала точность ведения технологического процесса и, как следствие, себестоимость и качество готовой продукции [66, 72]. Поэтому внедрение промышленного способа вермикультивирования в нашей стране требует безотлагательного решения качественно новой проблемы механизации технологических процессов вермикомпостирования

На основе анализа отечественного и зарубежного опыта установлено, что одной из наиболее трудоёмких технологических операций при вермикультивировании является приготовление субстрата, играющего для червей роль среды обитания и пищи, благодаря которой обеспечивается вся их жизнедеятельность. Поэтому от характера субстрата и качества его приготовления зависит общее состояние популяции червей, скорость его переработки, интенсивность размножения и накопления биомассы, количество и качество готового вермикомпоста [69, 72, 85, 127, 168].

В качестве основной составной части субстрата чаще всего используют твердые органические удобрения (ТОУ) - прошедшие ферментацию навоз сельскохозяйственных животных, птичий помет и др. Однако существующие в настоящее время на птицефабриках и фермах КРС технологические схемы уборки и утилизации удобрений не позволяют получить сырьё, отвечающее технологическим требованиям на приготовление субстрата. В процессе уборки, транспортировки и, зачастую, бесконтрольного хранения ТОУ в них в неограниченном количестве попадают механические примеси различного происхождения, оказывающие крайне негативное воздействие на функциональную надёжность используемых измельчителей и смесителей, на ход технологического процесса, и, в конечном итоге, на выход и качество готовой продукции [77, 85...88].

В связи с этим возникает необходимость включения в технологические линии по приготовлению субстрата устройств для сепарации ферментированных ТОУ. Использование в некоторых случаях разделяющих

устройств, заимствованных из других хозяйственных отраслей, по ряду очевидных причин не решает проблему в целом. Поэтому необходимость создания эффективного сепарирующего устройства, в связи с обозначенными выше проблемами, приобретает в настоящее время особо важное значение.

Процесс сепарации ферментированных ТОУ весьма сложен, мало изучен, чрезвычайно разнообразен по физико-механическим свойствам разделяемых компонентов, конструктивным и режимным параметрам сепарирующих устройств.

Всё это свидетельствует о необходимости проведения теоретических и экспериментальных исследований процесса сепарации ферментированных ТОУ, разработки эффективной конструкции и обосновании оптимальных конструктивно-режимных параметров сепарирующего устройства.

Решению этих вопросов и посвящена настоящая диссертационная работа.

Подобные работы
Спевак Николай Владимирович
Совершенствование технологии производства компостов с разработкой и обоснованием параметров устройства для измельчения твердых органических удобрений
Данилин Андрей Владимирович
Совершенствование технологии производства вермикомпоста с разработкой и обоснованием параметров измельчающего устройства
Денисов Роман Анатольевич
Совершенствование технологии производства вермикомпоста с разработкой и обоснованием оптимальных параметров устройства для формования гряд и распределения подкормки
Попов Иван Николаевич
Совершенствование технологического процесса и обоснование параметров устройства для разрезания рулонов стебельных кормов
Трутнев Николай Васильевич
Совершенствование рабочего процесса и обоснование основных параметров устройства для дозированной раздачи комбикормов в животноводстве
Чередов Георгий Валерьевич
Совершенствование процесса послеуборочной обработки картофеля путем обоснования параметров сепарирующе-сортирующего устройства
Тончева Нина Николаевна
Разработка и обоснование параметров устройства для транспортирования кочанов в срезающем аппарате капустоуборочной машины
Ужик Владимир Федорович
Разработка и обоснование параметров устройства для массажа вымени нетелей
Бесаев Аркадий Николаевич
Разработка и обоснование параметров захватывающего устройства стряхивателя плодоуборочного комбайна
Царев Вениамин Михайлович
Разработка и обоснование параметров сепарирующего устройства для отделения почвенных примесей от корнеплодов моркови при машинной уборке

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net