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«МАГИСТЕРСКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ Тема работы Биогазовые технологии переработки сельскохозяйственных отходов III и IV классов опасности в биоудобрения УДК ...»

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Переход к малоотходным и безотходным технологиям является активной формой защиты окружающей среды. Пассивными методами защиты окружающей среды от отходов, образующихся в лаборатории, являются мероприятия по захоронению и утилизации отходов.

Безопасность в чрезвычайных ситуациях 5.3.

Анализ вероятных ЧС, которые может инициировать 5.3.1.

объект исследований Согласно ГОСТ 33380-2015 [51] «Удобрения органические. Эффлюент.

Технические условия» биоудобрения пожаровзрывобезопасны, таким образом, объект исследования не может инициировать чрезвычайные ситуации.

Анализ вероятных ЧС, которые могут возникнуть в 5.3.2.

лаборатории при проведении исследований Пожар является наиболее вероятной чрезвычайной ситуацией, которая может произойти при нарушении правил пожарной безопасности в лаборатории, в результате неисправности электрооборудования, электропроводки, а также возгорания устройств искусственного освещения.

Обоснование мероприятий по предотвращению ЧС и 5.3.3.

разработка порядка действия в случае возникновения ЧС Пожар представляет собой неконтролируемое горение вне специального очага, которое приносит материальный ущерб.

Здание, в котором располагается аудитория № 256 в соответствии с ФЗ № 123 «Технический регламент по требованиям пожарной безопасности» по функциональной пожарной опасности относится к Ф 4.2 – здания образовательных организаций высшего образования, организаций дополнительного профессионального образования [52]. Данное здание построено из кирпича, который устойчив к воздействию пожара, и относится к зданиям второй степени огнестойкости.

В ГОСТ 12.1.

004-91 [53] регламентируются следующие требования, обеспечивающие пожарную безопасность: проведение регулярных проверок пожарной сигнализации, а также средств пожаротушения; проведение противопожарного инструктажа и тренировки по действиям в случае пожара;

установка дымовых противопожарных извещателей; содержание лаборатории в чистоте, своевременное удаление образующихся отходов; соблюдение норм и правил при установке освещения и оборудования; использование оборудования в соответствии с техническим паспортом; своевременный профилактический осмотр, испытание и ремонт оборудования и освещения; запрещение курения в неустановленном месте.

При тушении пожара необходимо использовать: галогидрированные углеводороды, углекислый газ, а также воздухо-механическую пену. На втором этаже 8 корпуса ТПУ имеются углекислотные огнетушители ОУ-5 и порошковые огнетушители ОП-4, аудитория оснащена устройствами оповещения при пожаре и датчиками дыма.

Таким образом, аудитория, где была выполнена магистерская диссертация, соответствует требованиям пожарной безопасности и оснащена необходимыми противопожарными средствами.

Действия при возникновении пожара 5.3.4.

В случае возникновения пожара лаборатория должна быть оснащена первичными средствами пожаротушения.

На случай возникновения пожара работник лаборатории должен:

незамедлительно позвонить в пожарную охрану, при этом сообщив, свою фамилию и место возникновения пожара;

по возможности принять меры по эвакуации людей;

обесточить оборудование в помещение, где возник пожар;

приступить к тушению пожара имеющимися средствами пожаротушения;

вызвать к месту пожара своего руководителя или иное ответственное лицо;

при общем сигнале опасности покинуть здание согласно «плану эвакуации».





План эвакуация из аудитории в случае возникновения пожара представлен на рисунке 31.

–  –  –

Специальные правовые нормы трудового 5.4.1.

законодательства Регулирование отношений между работодателем и работником, связанных с оплатой труда, трудового распорядка осуществляется законодательством Российской Федерации, а именно трудовым кодексом.

В соответствии с требованиями трудового законодательства продолжительность рабочего дня не должна быть меньше указанного времени в договоре, но и не больше 40 часов в неделю.

Для сохранения здоровья и обеспечения работоспособности лаборанта, в течение рабочей смены при проведении работ на ПЭВМ должны быть установлены регламентированные перерывы.

Общее время, затрачиваемое на регламентированные перерывы, устанавливается исходя из зависимости категории трудовой деятельности и уровня нагрузки, возлагаемой на сотрудника за полную рабочую смену при работе с ПЭВМ.

Продолжительность перерыва на обед устанавливается в соответствии с правилами внутреннего трудового распорядка и трудовым законодательством.

Длительность беспрерывной работы на ПЭВМ без регламентированного перерыва не может превышать 1 час. При выходе на работу в ночную смену (с 22 до 6 часов), в независимости от категории или вида трудовой деятельности, продолжительность установленных перерывов необходимо увеличивать на 30 %.

При ситуациях, когда характер труда требует постоянного взаимодействия с персональным компьютером (ввод данных или набор текстов) с повышенной сосредоточенностью и напряжением внимания при невозможности временного переключения на другие виды деятельности, где не задействовано использование ПК, работодателю рекомендуется организовать трудящимся перерывы на 10–15 минут после каждых 45–60 минут работы с ПЭВМ.

Регламентированные перерывы рекомендуется использовать с целью выполнения комплексов упражнений, направленных на снижение напряжения нервного и эмоционального плана, снятие утомления с органов зрения, предотвращение позотонического утомления.

Законодательством Российской Федерации запрещен принудительный труд и дискриминация по любым признакам.

Организационные мероприятия при компоновке рабочей 5.4.2.

зоны исследователя К организационным мероприятиям по компоновке рабочей зоны относятся мероприятия по организации рабочего места, которые позволяют наилучшим образом организовать деятельность работника, при этом делая его работу безопасной и комфортной.

В соответствии с ГОСТ 12.2.032-78 [54]: рабочее место должно находиться в таком месте, чтобы естественное освещение падало преимущественно слева; рабочий стол должен быть устойчивым, иметь однотонное неметаллическое покрытие, не обладающее способностью накапливать статическое электричество; рабочий стул должен иметь дизайн, исключающий онемение тела из-за нарушения кровообращения при продолжительной работе на рабочем месте; рабочее место должно соответствовать техническим требованиям и санитарным нормам.

В СН 245-71 [55] описываются требования о необходимости в аудитории вентиляции или воздухообмена.

Для улучшения воздухообмена необходимо выполнять следующие санитарно-гигиенические и технические требования:

общий объем притока воздуха в аудитории должен соответствовать объему вытяжки, правильное размещение вытяжной и приточной вентиляции.

В СН 181-70 [56] описаны рекомендации по окраске помещений: стены

– сплошные светло-голубые, пол – коричневый, темно-красный и темно-серый, потолок – светлый цветной или белый. Указанные палитры цветов способствуют уменьшению зрительного утомления, обусловлены успокаивающим воздействием на психику человека.

Вывод: в разделе «Социальная ответственность» был проведен анализ вредных факторов, таких как: повышенный уровень шума, недостаточное освещение рабочей зоны, неблагоприятный микроклимат, статистические физические нагрузки, повышенный уровень электромагнитных излучений, а также выявили опасные факторы: опасность поражения электрическим током.

К чрезвычайной ситуации отнесли пожар.

Проведя анализ вредных и опасных производственных факторов на рабочем месте в учебной аудитории № 256 учебного корпуса № 8, можно сделать вывод о том, что в данном помещении соблюдаются все требования нормативно-правовых документов, что является подтверждением безопасности данного места работы.

ВЫВОДЫ

Значительную нагрузку на окружающую среду оказывают свежий навоз, который является токсичным и содержит патогенные микроорганизмы, большое количество семян сорных растений, и производимые химической промышленностью минеральные удобрения, снизить эту нагрузку можно только экологически безопасным удобрением, на его роль вполне подходит биоудобрение.

Биоудобрения обладают целым рядом преимуществ перед другими видами удобрений и могут быть рекомендованы для использования в сельском хозяйстве Томской области, в целом по Российской Федерации и за рубежом на территориях со схожими климатическими условиями, например в Финляндии, Эстонии, Канаде и т. д. Характеристики биоудобрений позволяют им выйти на новый качественный уровень, реализовываться на внутреннем рынке России и быть конкурентоспособными на мировом рынке.

Получение биоудобрений с помощью биогазовых технологий из сельскохозяйственных отходов позволит:

уменьшить количество органических отходов и объемов их накопления, а, следовательно, и загрязнение окружающей среды;

сократить территории, отводимые под захоронение и хранение отходов;

повысить плодородие почвы или восстановить нарушенные земли;

сократить срок утилизации сельскохозяйственных отходов;

решить ряд санитарно-гигиенических задач, а именно улучшить эпидемиологическую обстановку в результате гибели патогенной микрофлоры, содержащейся в отходах, уменьшить неприятные запахи и т.д.

Развитие биогазовых технологий в России позволит повысить энергетическую и экологическую эффективность экономики, поскольку данная технология способствует экономии природных ресурсов, снижению уровня экологического риска, негативного воздействия на окружающую среду и может быть положена в основу целевых программ федерального и регионального уровня, которые направлены на стабилизацию эколого-экономического развития отдельных регионов и государства в целом.

Биоудобрения представляют собой эффлюент, который получается в процессе анаэробного сбраживания сельскохозяйственных отходов в биогазовой установке. Азот, калий, фосфор полностью сохраняются в биоудобрениях, они не содержат патогенной микрофлоры, яиц гельминтов, семена сорняков, а также специфических фекальных запахов.

Результаты эксперимента с рожью показали, что в емкостях контроля основное количество 50 % ростков появилось на 4–6-е сутки, в емкостях с внесенным органическим удобрением количество 50 % ростков не появилось, а в емкостях с внесенным жидким биоудобрением количество 50 % ростков появилось на 4–5-е сутки, это свидетельствует о положительной роли жидкого биоудобрения по этому показателю. Количество проросших семян в емкостях с внесенным жидким биоудобрением составило в среднем 87,78 %, в контроле 65,54 %, а в емкостях с внесенной жидкой органикой количество проросших семян составило только 36,6 %. Ростки ржи на 10-е сутки в емкостях с внесенным жидким биоудобрением были длиной в среднем 18,88 см, в емкостях с внесенной жидкой органикой в среднем 17,44 см, а в контроле они достигли в среднем длины равной 16,44 см. Общий вес ростков ржи на 10-е сутки в емкостях с внесенным жидким биоудобрением составил в среднем 2,499 г, в емкостях с внесенной жидкой органикой 0,822 г, в контроле общей вес ростков в среднем составил 1,300 г.

Попарное сравнение средних величин (по t-критерию Стьюдента) показало, что достоверное различие наблюдается (на уровне значимости Р 0,05) при использовании жидкого биоудобрения по биомассе и средней длине ростков. В целом проведенный эксперимент показал, что жидкие биоудобрения оказывают статистически достоверное положительное влияние на характеристики роста ржи.

Использование отходов животноводства свинокомплекса «Томский» в качестве субстрата для получения биоудобрений, позволит сократить выбросы отходов на 441,42 тонны, и защитить от деградации и отчуждения 1000 м2 сельскохозяйственных земель. Укрепить экономическое положение комплекса за счет снижения выплат за выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух, а также продажи биоудобрений и биогаза, что позволит высвободить средства для развития и модернизации.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ СТУДЕНТА

Асипкина Л. А. Биогазовые технологии утилизации биологических 1.

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Асипкина Л. А. Перспективы использования термофильного 2.

режима в биогазовой технологии по переработке отходов сельского хозяйства // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Экология и безопасность в техносфере: современные проблемы и пути решения». – Том 1.

– Юрга: Изд-во Томского политехнического университета, 2016. – 32 с.

Асипкина Л. А., Романенко С. В. Биогазовая переработка 3.

сельскохозяйственных отходов при использовании термофильного режима для получения высококачественных биоудобрения // Материалы XXII Всероссийской студенческой научно-практической конференции с международным участием «Проблемы экологической и промышленной безопасности современного мира». – Иркутск: Изд-во Иркутского национального исследовательского технического университета, 2017. – 367 c.

Асипкина Л. А., Романенко С. В, Купресова Е. А. Сравнение 4.

мезафильного и термофильного режима работы биогазовых установок в климатических условиях Западной Сибири // Материалы Первой Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Экология и управление природопользованием». Вып. 1. – Томск: Изд-во Литературное бюро, 2017. – 59 с.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

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Федеральный классификационный каталог отходов. [Электронный 2.

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КонсультантПлюс. Федеральный закон «Об отходах производства и 3.

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Кощаев А. Г., Плутахин Г. А., Фисенко Г. В., Петенко А. И.

4.

Безотходная переработка подсолнечного шрота // Хранение и переработка сельхоз-сырья. – 2008. – № 3. – С. 66–68.

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Легонькова О. А. Экологическая безопасность: биотехнологические 6.

аспекты утилизации пищевых отходов // Хранение и переработка сельхозсырья. – 2008. – № 8. – С. 18–24.

Лысенко В. Перспективная технология переработки помета // 7.

Птицеводство. – 2011. – № 1. – С. 52–54.

Методические рекомендации по технологическому проектированию 8.

систем удаления и подготовки к использованию навоза и помета. РД – АПК 1.10.15.02.-08 / Министерство сельского хозяйства Российской Федерации. – М., 2008. – 91с.

Ковалев Н. Г. Проектирование систем утилизации навоза на 9.

комплексах / Н.Г.Ковалев, И.К. Глазков. – М.: Агропромиздат, 1989. – 160 с.

10. Мельников С. В. Технологическое оборудование животноводческих ферм и комплексов / С.В. Мельников. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.:

Агропромиздат, 1985 – 640 с.

11. Навозохранилище для ферм и комплексов крупного рогатого скота Республики Саха: метод. рекомендации / РАСХН. Сиб. отд-ние НПО «Якутское». – Якутск, 1993. – 12 с.

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13. Степанова В. Э. Возобновляемые источники энергии на сельскохозяйственных предприятиях / В.Э. Степанова. – М.: Агропромиздат, 1989. – 112 с.

14. Коваленко В. П. Механизация обработки бесподстилочного навоза / В.П. Коваленко. – М.: Колос, 1984. – 159 с.

15. Мишунин И. Ф. Этюды о биотехнологии / И.Ф. Мишунин, М.И. Шевченко. – М.: Наук. думка, 1989. – 152 с.

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33. Кобзарь А. И. Прикладная математическая статистика. – М.: Физматлит, 2006. – 816 с.

34. ГОСТ 2.106–96. Межгосударственный стандарт. Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Текстовые документы.

35. ГОСТ 33380–2015 «Удобрения органические. Эффлюент.

Технические условия.

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Schriftenreihe der Schsischen landesanstal fur Landwirtschaft. – 2002. – S. 68-77.

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42. Методика расчета выделений (выбросов) в атмосферу от животноводческих комплексов и звероферм (по величинам удельных показателей), Санкт-Петербург – 1999. С. 4–5.

43. Методическое письмо НИИ Атмосфера исх. № 147/33-07 от 28.02.01 г. «об особенностях расчета выбросов ЗВ от объектов животноводства».

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Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности. – М.:

Стандартинформ, 2007. – 4 с.

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Минздрав России, 1997. – 5 с.

48. СанПиН 2.2.4.548-96. Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений. – М.: Минздрав России, 1997. – 3 с.

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51. ГОСТ 33380-2015. Удобрения органические. Эффлюент.

Технические условия. – М.: Стандартинформ, 2016. – 9 с.

52. КонсультантПлюс. Федеральный закон «Технический регламент по требованиям пожарной безопасности» от 22.07.2008 N 123-ФЗ. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.consultant.ru/document.

53. ГОСТ 12.1.004-91. Система стандартов безопасности труда.

Пожарная безопасность. Общие требования. – М.: Стандартинформ, 2006. – 32 с.

54. ГОСТ 12.2.032-78. Система стандартов безопасности труда. Рабочее место при выполнении работ сидя. Общие эргономические требования. – М.:

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55. СН 245-71. Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий. – М.: Стройиздат, 1972. – 21 с.

56. СН 181-70. Указания по проектированию цветовой отделки интерьеров производственных зданий промышленных предприятий. – М.:

Стройиздат, 1972. – 5 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

–  –  –

1.1. Klassifizierung von landwirtschaftlichen Abfllen und deren Auswirkungen auf die Umwelt Die Intensivierung der Landwirtschaft, sowie die erweiterte Flchen von dem Ackerland fhren zu einer Erhhung von Abfallmengen und deren Auswirkungen auf die Umweltkomponenten.

Die Verschmutzung der Umwelt erfolgt durch verschiedene Arten von landwirtschaftlichen Abfllen: organische Abflle vom Ackerbau, Viehzucht, Abflle aus der Verarbeitung der landwirtschaftlichen Produktion und in der Feldarbeit eingesetzte Insektiziden und Dngemitteln [1].

Die Tierzucht produziert eine groe Menge an Abfall in der Form von Jauche, Glle und Geflgelmist und die grte Menge am organischen Abfall in der Agrarwirtschaft erzeugen Getreidepflanzen.

Landwirtschaftliche Abflle knnen nach den folgenden Kriterien klassifiziert

werden, nach dem Bundes-Klassifikationskatalog [2]:

Nach der Erzeugnisquelle: pflanzlich – Stngel der technischen und Getreidekulturen, Sonnenblumenstiele und Krbe, Kartoffelbrei, Stbe vom Maiskolben, lkuchen, Traubentrester, etc.; tierisch: Blut, Magermilch, Dnger, etc.

Nach dem Aggregatzustand: fest – Sonnenblumenschalen, Stroh,

– Baumwolle Spelzen, Malzkeimlingen, Mais keim, Obst-/Gemse und Traubenkernen, Fetterzeugnisse, Knochen etc. Pastsen: Mist, Melasse; flssig – Kartoffelsaft, Blut, Magermilch, Buttermilch usw. Sowie gasfrmige Abflle wie z.B.

Kohlenstoff Fermentation.

Nach der Richtung der spteren Verwendung:

als Futter in der modifizierten oder Rohform – Halm und Stroh aus a) landwirtschaftlichen Pflanzen, Rbenschnitzeln getrocknet oder roh, Mais- und Kartoffelbrei, lkuchen, Biertreberp usw.;

–  –  –

Zu den gefhrlichen Abfllen zhlt man Abflle, die in ihren Eigenschaften im Prinzip nicht toxisch sind, sie knnen jedoch mit der Umwelt interagieren, was zu negativen Auswirkungen auf die Umwelt fhrt. Beispiel fr solche gefhrlichen Abflle kann z.B Futterhefestaub sein, welches zu den Erkrankungen der mikrobiologischen Natur fhrt, wenn sie in die Atemwege eines Menschen gelangt;

Kohlendioxid, welches whrend der Fermentation gebildet wird und die Zusammensetzung der Umgebungsluft verndert; Getreidestaub, welches whrend der Lagerung explodiert usw.

ungefhrlichen Abfllen gehren:

Zur sicheren oder praktisch Rbenschnitzeln, Melasse, Presskuchen und lkuchen, Kartoffelschlempe usw. [4].

Diese Klassifizierung ist aber nur oberflchlich zu betrachten, weil fr eine genaue Betrachtung von Abfllen mssen alle Aufzeichnungen betrachtet werden.

Die Gefahrenklassen von tierischen Abflle haben folgende Einteilung:

III Klasse – Vogelkot, gilt als giftige Abfallprodukte, frische Glle von Schweinen;

IV Klasse – frische Rinderglle, verrottete Glle aus Schweinen (Lagerung fr mindestens ein Jahr);

V Klasse – verrottete Dnger von Rindern (Lagerung fr mindestens sechs Monate).

Eine Vielzahl von Tierhaltungtechnologien, Methoden zum Entfernen der Glle aus Stllen, Arten von Tierhaltungsbetrieben und landwirtschaftlichen Betrieben und klimatische Bedingungen fhrt zur Bildung von verschiedenen Arten der Glle.

Das gewonnen Dnger von Nutztieren wird in folgende Kategorien unterteilt:

Streu (Dnger durch Futterreste und Streu);

Ohne Streu (Dnger ohne Streu, ohne Wasser oder ihr Zusatz).

Glle ohne Streu wird in folgende Gruppen aufgeteilt [5]:

Die halbflssige Glle, die nicht weniger als 8 % der Trockenmasse 1.

enthlt;

Die Glle, die etwa 3–8 % der Trockenmasse enthlt;

2.

Abflsse vom Dnger, die mindestens 3 % Trockensubstanz enthalten.

3.

Geflgelabflle werden hauptschlich in Form von Mist auch in flssiger Form erzeugt.

Zu den gefhrlichsten und weit verbreiteten Abfllen in kologischer Hinsicht gehren frische Schweineglle, Abfall der Tier- und Vgelhaltung sowie frischer Vogelkot. Whrend biochemischen Prozesse bei der Verarbeitung und Lagerung von Kot und Glle entstehen Schadstoffe wie Nitrate, Ammoniak, Amine usw.

Langzeitlagerung von Geflgelmist auf den Bodenflchen hat einen negativen Einfluss auf Grundwasser, Oberflchenwasser und Erde [6].

Unzureichend ausgereifte Technologien fr Geflgel und Vieh-Komplexe fhren zur biologischen und chemischen Luftkontamination.

Weiden, biologische Teiche, Dngerlager, Filterfelder sowie die Lagerbecken sind Quellen der Luftverschmutzung. Im Bereich von Tierhaltung und Geflgelfarmen ist die Luft mit Staub, Ammoniak, Mikroorganismen und tierischen Abfllen von landwirtschaftlichen Erzeugnissen verschmutzt, die oft unangenehme Gerche haben.

Somit hngt die Klassifizierung von landwirtschaftlichen Abfllen von physikalisch-chemischen Eigenschaften und Merkmalen von dem betrachteten Abfall. Die Auswirkungen von Abfllen auf die Umwelt, hngen von ihrer qualitativen und quantitativen Zusammensetzung ab, weil die landwirtschaftlichen Abflle homogen in ihrer chemischen Zusammensetzung sind, komplexe Mehrkomponentengemische von Substanzen haben, die eine Vielzahl von physikalischen und chemischen Eigenschaften besitzen, ist es notwendig, effiziente Wege zu suchen, die Umweltschden fr die Umwelt reduzieren.

1.2. Methoden der Verarbeitung und der Nutzung von landwirtschaftlichen Abfllen 1.2.1. Technologien der Verarbeitung vom Geflgelmist Die vielversprechendste Technologie zur praktischen Anwendung der heimischen landwirtschaftlichen Vorbereitung vom Mist erweist sich die Technologie

– schnelle Kompostierung.

„Agronavigator“ lieferte fr ZAO „Aksay Geflgel” eine Vogel Kot Kompostierungssystem Salmet, die eine geschlossene Produktionsflche und ein spezielles Ausstattungspaket umfasst. Auf dem Boden des Raumes befinden sich auf jeder Seite drei Betonrinnen, auf welchen wurden beidseitig Gleise angebracht, um die Kompostieranlage zu bewegen. Kompostieranlage hat ein Rahmen mit einer Vorrichtung auf Schienen um die Anlage zu bewegen, Trommeln mit Schaufeln und Frderband. Leistung der Anlage betrgt 11 kW, Masse 3800 kg. Aus den Zellenbatterien wird der Kot mit einer Feuchtigkeit von 70–75 % in dem vorderen Abschnitt des ersten Grabens geladen die eine Schulterhhe von 1,5–2 m hat, die Anlage ist auf 18 Tonnen Kot Masse pro Tag ausgelegt. Whrend der langsamen Fortbewegung auf Schienen wird der Kot durch ein vorgegebenes Programm mit der Luft vermischt und mit Hilfe vom Frderband, bewegt sie sich allmhlich zu dem entgegengesetzten Ende des Grabens. Whrenddessen wird der Platzt fr die nchste Ladung frei. Nach dem der erste Graben vollstndig gefhlt ist wird es mit Hilfe einer Montagewinde zu dem nchsten Graben bewegt und den Vorgang wiederholt sich neu. In Abhngigkeit von der anfnglichen Zusammensetzung von der Kot Mae betrgt die Hufigkeit ihrer Verarbeitung in den Grben einmal alle drei Tage. Die Tagesproduktion von Fertigkompost betrgt etwa 6,3 Tonnen pro Tag und die Anlage ermglicht eine Produktion von 2.300 Tonnen organischer Dnger pro Jahr [7].

Um das Gewicht der Kotmenge zu reduzieren und um ein umweltvertrgliches Dnger zu produzieren welches sich leicht verpacken und transportieren lsst wird die Vakuumtrocknung verwendet.

In Vakuumvolumen verluft ein Technologischer Prozess Vakuumtrocknung vom Kot. Fr die primre Energiequelle verwendet man Erdgas, Elektrizitt, warmes Wasser, Abdampf und ein Gas, das durch entstandene biologische Prozesse erhalten wird. In den letzten Jahren hat sich die Richtung der Verarbeitung von Geflgelmist entwickelt um Energie zu produzieren. Es wurden Methoden zur Trocknung vom Geflgelkot und anschlieender Verbrennung der erzeugten Mae entwickelt um eine thermische und elektrische Energie zu erhalten [8].

Streukot kann als alternative erneuerbare Biokraftstoffe dienen, welches fr den Eigenbedarf von Geflgelfarmen mit dem Ersatz von Erdgas oder einem anderen Art von natrlichem Brennstoff verwendet wird.

Wirtschaftliche Vorteile der vorgeschlagenen Methode zur Beseitigung von

Streukot sind:

Produktion zu den niedrigsten Kosten von stndig genutzter elektrischer oder thermischer Energie;

Vollstndige und schnelle Beseitigung von Abfllen der Gefhrdungsklasse III ohne Vorbereitung;

Systeme der Wrmespeicher und Anpassung an bestehende Energieversorgung von Geflgelfarmen [9].

1.2.2.Technologien zur Verarbeitung von halbflssigem und festem Mist Melnikov S. V. schreibt in seiner Arbeit [10], dass das schwierigste das Problem der Entsorgung der Dnger ist, da die Lsung dieses Problems verschiedenen Zweigen der wissenschaftlichen und technischen Kenntnisse bentigt.

(Zoologie, Biologie, Tiermedizin, Rckgewinnung, Agronomie, Physik, Medizin, Mechanisierung, Chemie und andere). Eine effektive und umfassende Lsung fr das Problem der Entsorgung von Glle erfordert einen sorgfltigen systematischen Ansatz unter Bercksichtigung der Beziehungen von Produktion aller Produktionslinien, dazu mssen die Umweltanforderungen eingehalten werden und es mssen die notwendigen sanitre und hygienische Bedingungen bercksichtigt werden [11].

Expresskompostierung ist eine Technologie fr die Verarbeitung von halb flssigen und streu Mist, dieser Prozess hat einen natrlichen Ursprung und basiert auf der Zersetzung von speziellen Gruppen aeroben Mikroorganismen, die in verschiedenen organischen Materialien und Substanz der Kompostmischung enthalten sind.

Technologien der periodischen Wirkung treten schnelle Kompostierungstechnik in Moduleinheiten, Biogruben und Biofermentatoren auf [12].

Die Technologie zur Herstellung von Mehrzweck-Kompost in Biofragmentator. Der Plan zur Konstruktion eines Biofragmentator sieht folgenden Abmessungen vor: eine Breite von 5 · 10 m und eine Hhe von 4,5 m. An der Auenseite eines Biofragmentators wird ein Ventilator angebracht, mit dessen Hilfe die Luft durch eine Verbindungshlse in der Luftleitung befrdert wird und die Luft weiter durch Luftrohre dem organischen Gemisch zugefhrt wird. Die organischen Bestandteile werden vorgemischt, vor dem Laden werden sie bereits 2–3-mal durchgeschlagen und werden gleichmig mit Hilfe von Miststreuer in den Biofragmentator geladen. Nach dem Laden der Kompostmischung wird der Sauerstoffgehalt mit Hilfe von Gasanalysator gemessen, um die Menge an Sauerstoff in der Masse festzulegen, und den Sauerstoffgehalt auf Dauer mit Hilfe von dem Ventilator im Bereich von 5–12 % zu halten. Beim optimalen Verlauf von Biofermentation Prozess erhht sich die Temperatur der Kompostmischung in den ersten 10–12 Stunden auf 40–50°C (vor dem Beginn – 10°C) und dann steigt es auf 60–75°C. Das Ende von Fermentationsprozess erfolgt bei einer Mischungstemperatur von etwa 30–40°C. Die Dauer des Kompostierungsprozesses unter optimalen Bedingungen betrgt 6–7 Stunden.

Die Technologie der Herstellung von Mehrzweckkompost in Biograben wurde entwickelt, um das Volumen der Verarbeitung von Rohstoffen deutlich zu erhhen, Einsparung von Rohstoffen und die Verwendung von Komponenten mit erhhter Feuchtigkeit.

Biograben besteht aus einer Fahrbahn, Empfangsgraben und Fermenter.

Der technologische Prozess von der Verarbeitung der Biomischung wird wie folgt realisiert. Auf die Plattform zur Herstellung von Rohstoffen werden die Rohstoffe Torf, Sgemehl, gehacktes Stroh, Mist) ber eine Strae geliefert. Die Empfang Grube wird mit Torf, Spne oder zerkleinerte Stroh gefllt mit einer Schichtdicke von bis zu 40 cm, danach wird die Grube mit Dnger gefllt mit einer Schicht von 10–40 cm. Mit einem Gabelstapler wird das organische Gemisch gleichzeitig gerhrt und in Fermenter geladen, bis es vollstndig gefllt ist, anschlieend wird es von oben mit dem bereit fertigen Organischen Dnger zugedeckt. Die Schichtdicke betrgt 10–20 cm. Die organische Mischung mit einem durchschnittlichen Feuchtigkeitsgehalt von 70–75 % wird 5–7 Tage kompostiert.

Durch die Verarbeitung von organischem Material in Biogruben wird es ermglicht, greres Anfangsmaterial mit erhhtem Feuchtigkeitsgehalt zu verwenden, und die Platzierung des Fermenters unter dem Dach ermglicht die Arbeit von solchen Strukturen vor allem in Regionen mit starkem Niederschlag.

Vermicultivation (eng.). Die Verwendung der Technologie „Vermicultivation“ empfiehlt sich fr die Herstellung von organischen Dngemitteln mit verbesserten Eigenschaften. Das Hauptelement dieser Technologie ist der Mist Wurm, und die resultierende der Herstellung von Kompost in sauber verarbeitetem organischem Dnger ist – Vermicompost. Vermicompost enthlt eine ausgewogene Kombination aus einem Komplex von essentiellen Spurenelementen und Nhrstoffen wie Enzymen, Boden Antibiotika, Vitaminen und Hormonen fr das Pflanzenwachstum und deren Entwicklung [13]. Fr die Verarbeitung der Kompostmischung knnen rote kalifornische Wrmer verwendet werden aber auch die Wrmer aus der heimischen Zucht.

In Anbetracht von besonderen klimatischen Merkmalen Russlands, wird es empfohlen Vermicultivation in geschlossenen Rumen mit der Bereitstellung alle erforderlichen Parameter des Mikroklimas fr die ganzjhrige Produktion von Vermicompost durchzufhren. Es ist ratsam, Vermicultivation unter Verwendung der Methode „aktiven Beet“ zu verwenden, das Verfahren gibt vor die Wrmer auf einer Seite des Beets zu fttern, und die Einsammlung des Endprodukts auf der anderen Seite durchzufhren. Diese Anwendung kann die Kosten der menschlichen Arbeit fr der Trennung von Vermiculture und Vermicompost deutlich senken. Zur Herstellung des Ausgangssubstrats wird empfohlen, Mischwagen zu verwenden.

1.2.3.Technologie der Verarbeitung von flssiger Glle Als flssige Glle wird die Glle mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 92–93 % bezeichnet, die Verwendung und Verarbeitung wird nach der Klassifikation durchgefhrt die in den spten 80-er Jahren des XX Jahrhunderts durch die V.V. Kalyuga entwickelt worden ist. Die Zeichnung 1 zeigt die Klassifizierung von Methoden der Verarbeitung von der Glle.

Zeichnung 1 – Klassifizierung von Methoden der Verarbeitung von Glle

Nach der obigen Klassifizierung wurden folgende Haupttypen der Verarbeitung von Glle festgelegt: Homogenisieren, Kompostierung und Trennung in Fraktionen. Jede der drei Methoden setzt Verwendung verschiedener komplexe Gerte voraus [14].

Es gibt auch eine aktualisierte Klassifikation der bestehenden Methoden der Verarbeitung und Entsorgung der Glle. Moderne Techniken und Verfahren fr die Verarbeitung von Glle werden auf der Zeichnung 2 aufgefhrt.

Zeichnung 2 – Methoden und Techniken von Dngerverarbeitung

Wenn man anaeroben Aufschlussmethoden mit den anderen Methoden vergleicht, die in der Zeichnung 2 dargestellt werden, ermglicht dieses Verfahren bei der Verarbeitung von Dnger die Gewinnung von drei hochwertigen Produkten und zwar einem alternativen Kraftstoff, Futterergnzungsmittel fr Tier- und Biodnger Ftterung.

Recycling der Glle in Biogasanlagen verhindert Nhrstoffverlust. Es wird auch die Grundvoraussetzung fr den effektiven Einsatz von Dnger erfllt – eine einheitliche Verteilung der Glle auf den Boden in einem halb flieendem Zustand, welches einer biologische Reifung unterzogen worden ist. Der resultierende umweltfreundliche Dnger speichert den Stickstoff vollstndig in Form von Ammonium, der am leichtesten von Pflanzen verarbeitet werden kann [15].

So wird es von den landwirtschaftlichen Betriebe neben der weit verbreiteten natrlichen Dekontamination Lagunen mit dem Abtransport auf die Felder, Kompostierung und Wurmkompostierung, beschleunigte Fermentation, biothermische Desinfektion und andere Mglichkeiten des Recyclings verwendet.

Allerdings hat die Untersuchung des Problems gezeigt, dass keine dieser

Technologien in vollem Umfang die wesentlichen Anforderungen erfllt [16]:

Sicherstellung der vollstndigen Nutzung von Abfllen als wirksame 1.

organische Dnger.

Gewinnung von zustzlichen Energieressourcen bei der Verarbeitung, so 2.

dass die traditionellen Quellen ersetzt werden knnen, die Kosten fr die Umwandlung von Glle kompensiert werden und ein zustzliches Einkommen ermglicht wird.

Den geforderten Aufgaben entspricht am ehesten die Methode der anaeroben Vergrung von Glle.

1.3. Anaerobe Verwertung von landwirtschaftlichen Rckstnden in Biogasanlagen Anaerobe Verwertung von landwirtschaftlichen Abfllen wird in Biogasanlagen durchgefhrt. Biogasanlagen bestehen aus den Grundelementen die auf der Zeichnung 3 gezeigt werden.

Zeichnung 3 – schematisches Blockdiagramm einer Biogasanlage:

1 – Farm, 2 – Aufnahmetrichter, 3 – Pumpe, 4 – Kocher, 5 – Gasometer, 6 – Wrmetauscher, 7 – KWK-Anlage, 8 – Biodnger Speicher Die Haupteinheit einer Biogasanlage ist der Fermenter, wo die Zersetzung der Biomasse mit Hilfe von methanogenen Bakterien und unter bestimmten Temperatur der anaeroben Vergrung durchgefhrt wird [17].

Der Prozess der anaeroben Vergrung wird unten auf der Zeichnung 4 aufgefhrt.

Zeichnung 4 – vereinfachtes Diagramm eines Verfahrens zur anaeroben Vergrung

Nach GOST 52808 fr die Optimierung der anaeroben Vergrung Prozess

gibt es drei Heizstufen:

Psychrophiler Zustand. Im psychrophilen Zustand betrgt eine optimale 1.

Grtemperatur im Fermenter 15–20°C, kann aber auch niedriger sein. In diesem Zustand wird der Abfall innerhalb von 30–40 Tagen verarbeitet werden.

2. Mesophiler Zustand. Im mesophilen Zustand wird der organische Abfall bei einer Temperatur von 30–40°C ca. 20–30 Tage behandelt.

3. Thermophiler Zustand. Im thermophilen Zustand wird der organische Abfall bei einer Temperatur von 52–56°C ca. 5–10 Tage behandelt.

Die Zurzeit verwendeten Biogasanlagen sind alle automatisiert und knnen im psychrophilen, mesophilen und thermophilen Betrieb arbeiten.

In der Praxis werden am hufigsten psychrophiler und mesophiler Zustand verwenden, aber bei der Verwendung von thermophiler Zustand reduziert sich die Fermentierungszeit auf 5–7 Tage, was zu einer erheblichen Verringerung des Volumens von Strukturen fhrt und eine erhhte Ausbeute an Biogas ermglicht aufgrund der hohen Effizienz der Zersetzung organischer Substanzen.

Bei psychrophilen Temperaturen wird die Grungsgeschwindigkeit der Biomasse durch einen einfachen Aufbau und Verwendung vom Kocher kompensiert.

Die Arbeit von [18] zeigt, dass die Ausgangsparameter von Biogas und der Grad der Aufspaltung des Quellensubstrats im psychrophilen Zustand der Biogasanlage auf dem gleichen Niveau liegen wie bei mesophilen Zustand jedoch nimmt die Fermentation Zeit des Substrat zu.

In thermophilen Bedingungen anaeroben Vergrung verlieren Unkrautsamen ihre Keimung, Wrmer Eier und pathogene Mikroflora sterben und es erfolgt eine Ansammlung von hochaktiven biologischen Verbindungen der Klassen Auxin, Kinin, pflanzliche Wachstumshormone die die Bildung der Grnmasse der Pflanzen verbessern. Es sammeln sich die notwendigen Verbindungen fr die Pflanzen und deren Wurzelsystem: Fol- und Huminsuren, Salze und Aminosuren, Vitamine B1, B2, B6, B12, usw. Die Aufgezhlten Eigenschaften der Dnger fr andere Temperaturen sind deutlich niedriger, dies ist auf die Tatsache zurckzufhren, dass aufgrund der niedrigen Temperaturen der anaeroben Vergrung nicht dekontaminierter Dnger produziert wird [19].

Traditioneller Rohstoff fr die anaerobe Vergrung von Biomasse ist:

Tierdnger, Abflle aus der Landwirtschaf und Lebensmittelverarbeitung, Schlachtereien, Deponieabfllen, sowie einige Energiepflanzen und Produkten.

Organische Abflle, die nicht als Rohstoff fr eine Biogasanlage geeignet

sind:

Abwasser mit synthetischem Waschmittel gehallt;

Material, welches sich in dem aeroben Fermentation Verfahren befindet;

Stroh und Holz wegen des hohen Lignin Gehalt;

Rohstoffe die eine geringe Menge an organischer Trockensubstanz enthalten, das heit, der ursprngliche Feuchtigkeitsgehalt des Substrats sollte nicht 94 % berschreiten;

schimmeliges Wasser.

Die Spaltung von organischen Substanzen in der Methanogenese erfolgt unter dem Einfluss verschiedener Gruppen von Mikroorganismen, wie ein mehrstufiges Verfahren [20].

Es gibt folgende Phasen der anaeroben Umwandlung von komplexen

organischen Stoffen in Biogas:

Hydrolyse Phase von komplexen biopolymeren Moleklen 1.

(Polysaccharides, Lipide, Proteine, etc.).

2. Fermentationphase, in der die sich ergebene Monomere zu einfacheren Substanzen, wie niedere Alkohole und Suren spalten.

3. Acetogene Phase, bei dem sich Wasserstoff, Kohlendioxid, Acetat und Vorlufer von Methan bilden.

4. Methanogene Phase, in der sich das Endprodukt der komplexen Spaltung von organischen Stoffen, Methan bildet.

In jeder Phase erfolgt zugleich eine Reihe von verschiedenen Reaktionen. Das Mengenverhltnis dieser Reaktionen hngt von Bakterien die in diesem Stadium beteiligt sind, von der Art des Ausgangsmaterials sowie einer groen Anzahl anderen Faktoren. In dieser Hinsicht ist es praktisch unmglich, die Art der Reaktion und die quantitative Indikatoren am Ende genau vorherzusagen. Das Hauptprodukt der anaeroben Vergrung sind organische Dngemittel, Dngemittel welche ohne Vorbereitung eingesetzt werden knnen, haben einen greren Wert als das erzeugte Biogas.

Somit kann die ordnungsgeme Verwendung aller Ausgangsprodukte der anaeroben Vergrung, die Amortisationszeit einer Biogasanlage im Vergleich zu der anderen alternativen Energie Gerte reduzieren.

1.4. Biogastechnik im Ausland Die Entwicklung der Gesellschaft, setzt vor allem eine gesicherte Energiebasis voraus, so macht die mgliche Gefahr einer Energiekrise die rationelle Nutzung aller verfgbaren Ressourcen der Welt unteranderem auch die Nutzung der erneuerbare Energie, zu aktuellem Problem. In dieser Hinsicht nutzen viele Lnder aktiv die erneuerbare Energie. Zum Beispiel in Lndern wie Dnemark, Deutschland, Frankreich, USA, Schweden, Japan, Indien und China gibt es Frderprogramme im Bereich der alternativen Energieerzeugung. Auch die Probleme beim Umweltschutz ist ein wichtiger Faktor, der die Notwendigkeit fr die Entwicklung alternativer Energie bestimmt [21].

Seit den 60er Jahren haben kommunale Klranlagen in Schweden begonnen, Biogas zu produzieren. Die lkrise in den 70-er Jahren des zwanzigsten Jahrhunderts, hat die Haltung zu den fossilen Brennstoffen verndert, sie legte auch die Grundlage fr die Forschung und Entwicklung von Biogas-Technologien, um die Abhngigkeit von l und die kologische Belastung zu reduzieren. Als erstes wurde die Industrie aktiv. In den 1970er und 1980er Jahren haben Cellulose und Zuckerfabriken die anaerobe Vergrung fr die Abwasserbehandlung eingefhrt. Zu dieser Zeit, wurden auf Bauernhfen ein paar kleine Fabriken zur anaeroben Vergrung von Glle gebaut.

Derzeit gibt es in Schweden eine Klassifizierung, die auf einem

Einsatzmaterial basiert, aus dem das Biogas entsteht:

Klrgas, dieses Gas wird aus Glle, Klrschlamm, Lebensmittelabfllen und Abfllen aus der Landwirtschaft erhalten. Klrgas, der durch die Vergrung verschiedener Arten von Substraten erhalten wird, unterscheidet sich manchmal von dem Gas, dass aus nur einem Art von Rohmaterial erhalten wird, – dem Klrschlamm;

Gas der gemeinsame Vergrung, stellt Biogas dar, der durch gleichzeitige Fermentation von verschiedenen Substraten erhalten wird, beispielsweise Klrschlamm zusammen mit den Schlachtabfllen und Glle;

Deponiegas, ist ein Gas, das einen geringen Gehalt von etwa 44–55 % Methan hat und wird aus Polygonen erhalten. Herstellung von Methan aus Deponiemasse, ist ein langwieriger Prozess, der in dem Bereich von 30–50 Jahren passiert;

Entflammbares verflssigtes Biogas. Verflssigtes brennbares Gas wird durch Khlen und Kondensation von Methan erhalten.

Die Gesamtzahl der Anlagen die Biogas produzieren hat sich zwischen den Jahren 2006–2008 um 12 % erhht. Der Anstieg erfolgt vor allem durch Biogasanlagen, Industrieanlagen und den gemeinsamen Vergrung. Teil des erzeugten Biogas in den Biogasanlagen wird gereinigt und als Treibstoff fr Fahrzeuge verwendet. Reinigung und Anreicherung von Biogas fr Kraftstoffe steigt stetig. Schweden im Vergleich mit dem Rest der Welt, hat einen sehr hohen Anteil des Gases, welches fr Kraftfahrzeuge verwendet wird [22].

Deutschland ist Marktfhrer in der Produktion von Biogas in Europa. Das Land verringert stufenweise die Nutzung von Kernkraft und versucht KohlendioxidEmissionen um 40 % zu reduzieren. Der Regierungsbeschluss der die Strategie zur Reduzierung der Emissionen festlegt, legt auch die nationale Ziele fr die Erzeugung von Biogas fest – 6 Milliarden Kubikmeter Gas pro Jahr bis 2020 und 10 Mrd. m3 pro Jahr bis zum Jahr 2030. Bis Ende 2011 wurden mehr als 8.792 neue Biogasanlagen, inklusive Klr-, Deponie und Landwirtschaftlichen Anlagen in Betrieb genommen.

Biologische und Siedlungsabflle werden von 92 Fabriken verarbeitet. Rund 1700 Fabriken arbeiten mit Klranlagen.

Die Biogasproduktion in Dnemark begann im Jahr 1973, unmittelbar nach der lkrise. Im Jahr 2009 gab es etwa 20 kommunalen Fermentation Anlagen verschiedener Gren, 60 Biogasanlagen auf Bauernhfen und auch 60 Einheiten in Klranlagen.

Dnger welcher durch den betrieb der Biogasanlage erzeugt wird, wird in der Landwirtschaft verwendet. Ende 2009 betrug die Anzahl der Anlagen 167 Einheiten [23].

In Norwegen wird Biogas von folgenden Betrieben erzeugt: 6 Betriebe die zur Erzeugung von Biogas Hausmll verwenden, 23 Klranlagen und eine groe Biogasanlage zur Verarbeitung von Glle, Biogas wird auch auf 41 Felder eingesammelt. 61 % des Biogases wird zur Stromerzeugung genutzt. In Finnland gibt es etwa 76 Biogasanlagen, insgesamt generieren sie 139 Millionen m3 Biogas, es dominieren die stdtische Mlldeponien und Klranlagen. Whrend des Zeitraumes von 2005 bis 2020 ist das Hauptziel der finnischen Regierung eine Erhhung der Produktion von Biogas um 1 Bln. KW Stunden und insbesondere eine Erhhung von Biogasproduktion fr den Kraftstoff.

In Schweden, produzieren Scania- und Volvo Werke Busse mit Motoren, die mit Biogas betrieben werden, diese Buse werden in den Stdten Basel, Genf, Bern, Lausanne und Luzern aktiv genutzt. Bis Ende 2010 werden in Schweden 10 % der Fahrzeuge mit Biogas Kraftstoff betrieben. Im Frhjahr 2009 hat Gemeinde Oslo 80 Stadtbusse auf Biogas betrieb umgebaut [24].

Das jhrliche Volumen von Biogasproduktion in USA betrgt 500 Mill.-m3, Biogas wird hauptschlich in Strom umgewandelt. Anlagen die auf dem Biogasbetrieb laufen erzeugen zusammen eine elektrische Leistung in Hhe von etwa 200 MW.

Das jhrliche Volumen der Biogasproduktion in Grobritannien betrgt 200 Mill. m3 Die Anlagen erzeugten zusammen eine Leistung von etwa 80 MW.

In den spten 1990er zhlte man in China mehr als 10 Millionen Biogasanlagen. Derzeit werden in China, 60 Tausend Menschen in der Biogasbranche eingesetzt.

Somit hat uns die Analyse der fhrenden europischen Lnder in der Biogasbranche gezeigt, dass die am besten entwickelten Nationen der Welt jedes Jahr den Bau von Biogasanlagen steigern. Doch aufgrund ihrer soziokonomischen Merkmale, zielt ihre Technologie letztlich auf eine zustzliche Energiequelle – Biogas, das dann in Strom umgewandelt wird.



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