Сельскохозяйственный комплекс для переработки органики.

Термины и определения.

Анаэробный процесс- Ферментация органических веществ, анаэробными бактериями в условиях отсутствия кислорода (как окислителя).

ЖПК – Животноводческий/Птицеводческий комплекс

Оглавление.

  1. Введение в суть проекта, общее описание.

– краткое описание технологии

– сфера применения

– решаемые задачи

  1. Устройство животноводческих/птицеводческих отсеков

-задачи, под которые строится отсек

-предлагаемая конфигурация отсека

-конструктивные особенности отсека

-инженерные сооружения, прокладка коммуникаций

  1. Устройство вегетария (теплицы)

-задачи, которые будет выполнять вегетарий

-конфигурация теплицы

-конструктивные особенности вегетария

-инженерные коммуникации, их укладка и проектирование

  1. Метантенк (биогазовый генератор).

-задачи, под которые строится Метантенк

-устройство генератора

-размещение генератора

-подключение генератора

-обслуживание и мониторинг реакции в генераторе

 

 

 

 

Краткое описание технологии

В современных климатических условиях Северных областей Казахстана, давно назрела необходимость кардинального изменения подхода в организации производства на тепличных комплексах, а также изменения конструкций и взаимодействия органов данных комплексов.

Суть описываемой в данной работе технологии строительства тепличных комплексов, предусматривает совмещение организации работы теплиц в симбиозе с животноводческими/птицеводческими  фермами. Идея заключается в том, чтобы вести переработку фекальных масс и прочих отходов ЖК (животноводческих комплексов), под теплицами. В данном случае рассматривается возможность размещения под теплицей анаэробного реактора для переработки отходов. Поскольку для нормального функционирования реактора необходима круглогодичная положительная температура, то в наших климатических условиях этого можно добиться только в отапливаемом помещении или под ним, что и предлагается. Также в толще грунта температуру проще стабилизировать, что является очень важным фактором в анаэробном процессе.  Поскольку для поддержания реакции будет требоваться небольшой подогрев, то необходимое тепло можно забирать под потолком теплицы и с помощью вентиляторов по воздушным каналам перекачивать под реактор. Поскольку тепло поднимается вверх, то отобранное тепло не только прогреет реактор, а также поднимется к уровню грунта, на котором будут располагаться грядки с плодородной почвой и растениями, попутно прогревая их до температуры в районе 20-25 градусов Цельсия, что очень благотворно скажется на росте растений внутри теплиц и естественно урожайности.

Поскольку в теплицах также будут накапливаться отходы в виде опавших листьев и сорняков, то их также можно использовать для реакции в реакторе или использовать на корм животным.

Для поддержания комфортной температуры в холодное время года внутри теплицы, необходимо изменить подход в строительстве теплиц. В данном случае предлагается использовать технологии постройки вегетариев. Вегетарий представляет из себя теплицу с светопроницаемой только южной стороной и автоматизированной системой воздухообмена между высокими и нижними воздушными слоями комплекса. Данная конструкция позволяет многократно снизить теплопотери. Поскольку северная стена вегетария не является прозрачной свет  через нее в теплицу не попадает, что характерно для нашей широты, поскольку если бы она была светопроницаемой, то света бы с северной стороны было бы настолько мало, что можно им пожертвовать, т.к. через светопроницаемую стену теплопотери очень велики.

Также северная стена будет своеобразным аккумулятором тепла, т.к. лучистая солнечная энергия проходя сквозь южный скат вегетария будет падать на северную стену и аккумулироваться в ее толще, а ночью будет высвобождаться в вегетарий, что существенно снизит затраты на отопления комплекса. Более того строительство северной стены предлагается из грунта, выбранного из под теплицы,  толщиной не менее 1 м, для большей теплоемкости.

Опыт китайских сельхозпроизводителей, показывает, что южный светопроницаемый скат, можно теплоизолировать  динамическим утепленным пологом, который открыт днем и закрыт ночью. Они добились полной автономии теплиц без дополнительного отопления при наружных температурах -25 -30 градусов зимой.

См. фото.

1pek

 

2pek

 

3pek

 

 

4pek

Рассматривая возможность применения данной технологии в нашей местности, приходится сталкиваться с такими факторами как снег и ветер, что в свою очередь не позволит использовать это преимущество в нашей местности. А тепло, которое будет теряться через южную стену восполнять отопительными системами. Отопление теплиц производить газовыми котлами, поскольку при реакции анаэробного сбраживания выделяется горючий газ метан, то его можно использоваться для отопления, тем более, что это побочный продукт работы комплекса. Основной же продукт работы реактора, это анаэробные удобрения, показавшие свою большую эффективность по сравнению с минеральными удобрениями, поскольку в удобрениях полученных анаэробным способом сохраняется весь набор необходимых для растений микроэлементов, тогда как в минеральных удобрениях выделены только основные химические элементы необходимые для роста растений.

Также существует альтернативный вариант получения необходимого тепла, не применяя анаэробный процесс. Но применяя аэробный, т.е. под теплицей размещается не герметичная компостная яма. Выделение тепла в данном случае будет примерно таким же, как и при сжигании биогаза. Аэробный способ практично использовать в небольших домашних теплицах, где высокотехнологичный процесс тяжелее организовать.

У каждого способа есть свои недостатки. Описание процессов  Приложение 1

В данной же работе рассматривается именно анаэробный процесс, поскольку его автоматизация гораздо проще. Тем более, что анаэробный процесс может происходить в 2 этапа (см. Описание процессов), что позволяет получить большее выделение тепла в конечном итоге.

Также;

-биогаз можно превратить не только в тепло, но и в электричество, сжигая его в генераторах с ДВС, предварительно очистив.

-Удобрения  получаемые, этим способом не содержат,  личинок паразитов и семян сорняков, т.к. все ферментируется в реакторе и дальнейшее продолжение жизни семян и личинок не возможно.  Следует заметить, что после прохождения ферментации вещества находятся в самой легкоусвояемой для растений форме.

-реактор может работать в круглогодичном цикле не останавливаясь на загрузку и выгрузку топлива (биологических материалов).

Размещение животноводческих/птицеводческих комплексов.

Размещение же помещения с животными или птицей, необходимо производить с северной стороны несущей стены вегетария. Данная комбинация позволит сохранить больше тепла в аккумулирующей стене, а также упростит доставку сырья в реактор, поскольку он будет находиться по соседству.

Данное положение является неоспоримым преимуществом, поскольку нет необходимости транспортировать топливо по открытому воздуху или трубопроводам, что значительно бы понизило его температуру, а это уже губительно скажется на процессе в реакторе.

Далее чтобы использовать сырье в реакторе, его бы приходилось подогревать, чтобы реакция шла равномерно.

 

СФЕРА ПРИМЕНЕНИЯ

Технология может применяться во всех сельскохозяйственных схемах.  См. схема.

 

5pek

Задачи, которые позволит решить данная система

Самая основная задача данного комплекса обеспечить население продуктами животноводства и растениеводства. Все, что будет в избытке, может реализовываться на внешних рынках управляющей компанией.  А поскольку строительство комплекса учитывает многие факторы для снижения конечной стоимости продукции и средств для ее получения, то и себестоимость конечного продукта будет намного ниже, нежели привозная продукция. Т.к. из цепочки исключается расходы на доставку и посредников, а строительство комплекса подразумевает использование местных материалов, таких как песок и глина. Помимо этого продукция полученная на этих комплексах будет намного качественнее во вкусовом плане, поскольку растения будут получать все необходимые микроэлементы, а животные и птица будут получать в рацион свежую зелень в течении всего года, а не только летом.

 

  1. Устройство животноводческих/птицеводческих отсеков

Задачи, под которые строится отсек  и предлагаемые решения

Следует отдельно, остановится на фракции кормов и подстилки в отсеке. Поскольку для реактора и доставки в него топлива, будет эффективней и продуктивней более мелкая фракция, то для кормов и подстилок фракция также,  должна быть мелкой.

Тут возникает небольшой барьер. Поскольку после переработки животными крупная фракция естественным способом станет мелкой, то с подстилкой не все так гладко. Поэтому подстилку необходимо будет дробить до попадания в отсек.

Уборка отсеков осуществляется струей воды под высоким давлением, путем смывания биомассы с бетонированных полов или вымощенных специальными влагостойкими материалами.

Смытая масса по отводящим каналам поступает в предзагрузочную емкость  реактора, где масса доводится до необходимой температуры и влажности. Следует заметить, что вода, применяемая для смыва отходов, не будет лишней, поскольку в реакторе масса должна быть жидкой.

Сам же отсек, представляет собой полностью пустое помещение с частично прозрачной крышей, для экономии электроэнергии и захвата лучистой солнечной энергии в отсек, что также снизит расходы на отопление. Но поскольку сторона ЖПК северная, на большое тепло надеяться не стоит, однако света для освещения будет более чем достаточно.

Устройство же загонов или клеток,  может быть выполнено из заготовленных типовых модулей, которые будут монтироваться, размонтироваться, и конфигурироваться под необходимые производственные процессы.

Устройство поилок и кормушек, может быть в любом исполнении, главное обеспечить подводные каналы для воды и пищи на этапе строительства комплекса.

Также для подачи воды и пищи, можно использовать роботизированные комплексы, управляемые с обычного компьютера или планшета (телефона) оператора. В этом случае коммуникации для подачи воды и пищи, можно не закладывать на этапе строительства, а монтировать в уже сконфигурированном комплексе. В этом случае на этапе строительства нужно будет учесть наличие направляющих для роботов, под потолком помещения. Направляющие должны быть установлены параллельно длинным стенам помещения, на небольшом расстоянии от них с поперечной балкой.

Подобные кран-балки используются в МТМ советского образца, устройство предлагаемой подвесной системы ничем кардинально не отличается, добавляется только автоматика, способная позиционировать подающее пищу, воду или подстилку устройство, над необходимым объектом внутри комплекса и подачу необходимого материала. Вес и прочность кран-балки может быть существенно облегчена, т.к. нагрузка на нее будет на порядок меньше чем в МТМ.

Конечно, всю эту работу может выполнять и человек, поэтому такая конфигурация тоже не исключается и может быть реализована, без существенной доработки или изменения проекта.

 Схематическое изображение конфигурации комплекса рис.1

6pek

 

  1. Устройство вегетария (теплицы).

Вегетарий представляет собой помещение с прозрачной крышей (поликарбонат, стеклопакеты), в виде поверхности имеющей в сечении дугу обращенной с севера на юг. Северная стена является общей с ЖПК и одновременно является тепловым аккумулятором и из-за своей массивности также является несущей стеной обоих отсеков. Вход в теплицу и ЖПК, должен быть разделен,  рекомендуется, достраивать промежуточные помещения,  для устройства дезинфицирующего барьера на входе в оба помещения, а также для дополнительного сохранения тепла, так сказать санитарный тамбур.

Боковые стены также выполняются глухими из подручных материалов (песок, глина, камень), чем больше плотность этих стен, тем больше тепла они смогут накопить. К этим же стенам можно достраивать тамбуры, предварительно оставив отверстия в боковых стенах для установки дверей.

Следует отметить, что поскольку под теплицей будет размещен генератор, то место под него нужно подготовить на начальном этапе строительства. Место под  метантенк, представляет собой  хорошо утепленную и укрепленную яму, по размерам немного менее вегетария (прим.  по 1 м с каждой стороны вегетария) и глубиной 3 м ниже уровня участка, на котором будет строиться комплекс.

Над метантанком, размещаются металлические поперечные балки, подойдет  двутавр или швеллер,  главное, чтобы поперечины выдержали вес пола со всем содержимым (землей, растениями, людьми и.т.д.)

На балки укладываются доски, или любой другой материал, подходящий для настила. Следует заметить, что балки и настил, не фиксируются, поскольку для проведения обслуживания или ремонта, необходимо будет извлечь метантенк, а без демонтажа настила и балок это будет трудоемко.

Данный способ только на первый взгляд может показаться не удобным, на самом же деле данную процедуру,  необходимо будет выполнять 1 раз в 10-15 лет. А возможно и не понадобится вообще. Но предусмотреть вариант ремонта обязательно нужно, тем более, что в смете расходов на строительство,  это никак не отразится.

Внутренняя конфигурация теплицы, также предусматривает модульный вариант размещения грядок. В данном случае грядки можно конфигурировать, под определенные задачи. Что тоже очень удобно.

Организация работы в теплице, может проводиться как под труд работников людей, так и под роботизированное обслуживание.

 

 

 

 

7pek

 

 

Nesorim.ru

Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *

Вы можете использовать это HTMLтеги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>