1. Аннотация к разработке аппарата по обеззараживанию жидкого навоза

Сельское хозяйство РФ, это динамически развивающаяся отрасль страны.  В 2020 году российская отрасль животноводства продемонстрировала устойчивую положительную динамику развития, как в мясном, так и в молочном направлении. Однако, развитие промышленного животноводства вызывает образование огромных объемов жидкого навоза, что в свою очередь вызывает попадание в окружающую среду большого количества вредных химических веществ, связанные с эксплуатацией животноводческих комплексов. Так в животноводческих стоках содержание неpаствоpимых веществ может достигать 30 тыс. мг/л, общий сухой остаток до 4 тыс. мг/л, показатель БПК₅ - 10 тыс. мг O₂/л. Попадание таких стоков в окружающие водоемы вызывает ухудшение санитаpно-гигиенических показателей питьевой воды.  Большое их количество попадает в грунтовые воды, почву, по  причине неправильного хранения или утилизации навоза.                          Целью исследования, является разработка новых аппаратных решений по совершенствованию технологического  процесса обеззараживания жидкого навоза, очистки фильтрата жидкой фракции навоза и повторное её использование в производственном процессе, приготовлении органоминеральных удобрений из твёрдой фракции навоза.

Предлагается техническое решение многоблочного аппарата,  который предназначен для обеззараживания жидких навозных стоков свиноферм, птицеферм и крупного рогатого скота. Применение многоблочного аппарата решает следующие технологические задачи по обеззараживанию навоза и помёта:                                       1. Разрушение и лишение всхожести семян сорных растений, содержащихся в жидких навозах и пометах;                                                                                                                     2. Обезвреживание патогенной микрофлоры и гельминтов, находящейся в навозных и сточных водах. В том числе, нейтрализация гнилостных и гноеродных бактерий, разлагающие растительные белки с образованием газообразного аммонийного азота.                                                                                                              3.Гомогенизация, всех компонентов навоза с одновременным измельчением твердой фазы навоза.                                                                                                                   4. Разработка автоматизированной системы контроля и управления параметрами технологического процесса обеззараживания навоза  в каждой реакционной камере аппарата.                                                                                                            Применение физико-химического способа  обеззараживания навоза и помета, при помощи многоблочного аппарата, позволяет отказаться от строительства "лагун", массивных железобетонных емкостей, применяемых для длительной выдержки навоза (до 12 месяцев) и  необходимой для биотермической обработки, с целью его обеззараживания. Всё это позволяет многократно уменьшить площади, занимаемые под площадки для, хранения и  компостирования навоза, значительно сократить транспортные издержки сельхозпредприятия, необходимые для внутриплощадочного перемещения навоза при его обеззараживании.

2. Обоснование научно, технической и технологической новизны разрабатываемых

Существующие методы, применяемые на животноводческих комплексах в РФ,  не имеют надёжных и эффективных способов обеззараживания навоза. Известно, что навоз, прошедший биотермическую обработку, содержит опасные микроорганизмы, например, сальмонеллу. После 1,5-годичной выдержки сохраняют жизнеспособность 30-80% яиц гель­минтов трихоцефалюсов, трихостронгилид и др., а также 1-17% семян сорняков, которые спо­собны резко снизить урожай культурных растений. Для биотермической обработки навоза используют хранилища жидкого и полужидкого навоза шириной 12, 18 и 24 и глубиной до 6м. Обеззараживают жидкий или полужидкий навоз, навозные стоки обработкой жидким аммиаком, который вводят в объем навозохранилища при помощи иглы, опускаемой до дна. Обеззараживание проводят в течение до 5 суток при расходе аммиака 30 кг/м³ навоза. Обеззараживание проводят также формалином (расход 7,5 л/м³  навоза). Содержание в формалине 38% формальдегида. Необходимо перемешивание в течение  6 часов и выдержке -72 часа. Твердый навоз, зараженный возбудителями болезней, подвергают термической обработке в пароструйных аппаратах. Все эти способы используют дорогостоящие и большие по размерам сооружения, при этом время обеззараживания навоза варьируется от 12 месяцев до 3-х суток. Также используются небезопасные для окружающей среды и человека химические реагентов и используемых энергетических ресурсов, транспортных средств, которые тратятся на неоднократное внутриплощадочное перемещение навозной массы. Разработана аппаратная схема, четырёх этапного, физико-химического обеззараживания жидкого навоза, которая позволяет в проточном режиме, за один проход решить задачу по обеззараживанию навоза нормативного качества и требуемых санитарно эпидемиологических норм  безопасности. При этом обеспечивая разрушение и лишение всхожести семян сорных растений, и обезвреживание  всей патогенной микрофлоры и гельминтов, находящейся в навозе.  В предлагаемом аппаратном решении, впервые применяется одновременное использование нескольких способов физико-химического   воздействия при обеззараживании навоза, таких как:

 1.ультразвуковая  кавитация;

2. энергия вращающегося электромагнитного поля с размещёнными в нём ферромагнитными элементами;

 3. гидродинамическая  кавитация;

 4. термическое воздействия на навозные стоки.

 Кроме физических способов воздействия,  конструкцией аппарата предусматривается одновременное применение химического способа обеззараживания, когда посредством смесительных камер, в каждый  из четырёх сегментов аппарата, в их реакционную зону, подаётся раствор химического реагента, а также газового компонента  химического реагента, который носит характер вспомогательного действия.   Доказана эффективность применения  при обеззараживании навоза ультразвуковой и гидродинамической кавитации, воздействия на компоненты навоза электромагнитными полями с размещёнными в них ферромагнитными элементами, а также термического воздействия на навозные стоки. Определены эффективные химические реагенты, участвующие в технологическом процессе обеззараживания и обеспечивающие полноту достижения нормативного обеззараживания жидкого навоза до требуемых санитарно эпидемиологических норм  безопасности, и получения органоминеральных удобрений.                                                                                              

3. Способы и методы решения поставленных задач НИОКР

В данной работе, решается научно-техническая задача по разработке  комбинированного, четырёх этапного физико-химического  способа обеззараживания жидкого навоза. На каждом из четырёх этапов обеззараживания навоза применяются различные способы физико-химического воздействия на компоненты навоза. Это обусловлено технологическими трудностями при проведении процесса обеззараживания навоза, которые обуславливаются его многокомпонентным, сложным химическим  составом, а также  переменным составом и концентрацией патогенной микрофлоры, наличием в навозе   семян различных сорных растений.  Решение этой многофакторной задачи, определяет выбор четырёх этапного аппаратно-технологического  решения, который на каждой технологической ступени решает определённый круг технологических вопросов по обеззараживанию навоза. А совокупность всех применённых физико-химических методов в четырёх блоках аппарата, с применением автоматизированной системы управления технологическими процессами, позволяет вариативно и комплексно управлять процессами обеззараживания навоза,  достигать по всем параметрам требуемых санитарно эпидемиологических нормативов безопасности  обеззараживания навоза. Применяемый в данной разработке  физико-химический способ обеззараживания навоза, обеспечивает повышение  производительности разработанного многоблочного аппарата, сокращения количественного  состава оборудования, применяемого при обеззараживании навоза,  снижения материалоёмкости при изготовлении оборудования и уменьшения  его геометрических размеров.   Заявляемый способ обеззараживания навоза реализовывается следующим образом. Навозные стоки от животноводческих корпусов, поступают в приемную емкость. Далее, в этой ёмкости производится перемешивание, усреднение навозной массы, а также измельчение твердых компонентов навозных стоков, при помощи циркуляционного насоса, имеющего измельчающее устройство с режущими кромками. После чего, навоз направляется на дальнейшее его обеззараживание в многосекционный  аппарат. Работа многоблочного  аппарата, предназначенного для обеззараживания навозных стоков, начинается с подачи в приёмный патрубок трубопровода  первого блока аппарата усреднённой и измельчённой, т.е. подготовленной навозной массы, смотри (поз.1)"Принципиальной схемы  многоблочного аппарата для обеззараживания навоза". В подающий трубопровод, через смесительную камеру (поз.2) через специальные штуцера, подаются химические реагенты в виде раствора гидроокиси калия (КОН) из дозирующего комплекса (поз.3), и газа озона (О₃) из озонатора (поз.4).  Эти реагенты, участвуют в процессах по  обеззараживанию навозных стоков, в реакционных камерах аппарата. Однако внесение реагента (КОН) носит вспомогательный характер и осуществляется только при недостижении параметров обеззараживания с применением комбинированного воздействия озона и кавитации. В первом блоке аппарата, производится обработка компонентов навозных сточных вод  методом ультразвуковой кавитации  и при помощи химических реагентов. Во втором блоке  аппарата (поз.5), в его реакционной зоне, обеззараживание навоза производится за счет энергии вращающегося магнитного поля и размещённых в нём ферромагнитных элементов, а также химических реагентов, подаваемых через смесительную камеру (поз.2), посредством дозирующего комплекса (поз. 3) и озонатора (поз. 4).В  третьем блоке аппарата (поз.6), обеззараживание навозного стока производится  с помощью гидродинамической кавитации,  источником возбуждения которого является генератор, размещаемый на корпусе третьего блока аппарата. Подача химических реагентов, в реакционную зону обеззараживания третьего блока аппарата, производится через смесительную камеру (поз.2),посредством дозирующего комплекса (поз. 3) и озонатора (поз. 4).  В четвёртом блоке  аппарата (поз.7), в его реакционной зоне, обеззараживание навоза производится за счет энергии вращающегося магнитного поля и размещённых в нём ферромагнитных (железо, никель) перфорированных перегородок, которые нагреваясь, производят температурное воздействие на навоз. Перфорация ферромагнитных перегородок имеет круглую форму небольшого диаметра 1.5-2.5мм. Обеззараживания навозных сточных вод в четвёртой секции аппарата, осуществляется посредством термического нагрева навоза до 65-75⁰С. Нагрев перфорированных ферромагнитных перегородок, осуществляется при помощи внешнего источника нагрева (поз.8), и индуктора четвертой секции аппарата (поз.7).  Тем самым, обеззараживание навозного стока производится в четыре этапа, при непрерывном, проточном режиме его  обработки.                                                                                                                                                                 В каждой  секции аппарата, в его реакционных камерах,  создаются условия, например давление, температура, и иные технологические факторы, которые содействуют ускорению химической сольватации всех взаимодействующих компонентов навоза и реагентов, что способствуют достижению соответствующих нормативов  санитарно-эпидемиологического обеззараживания навоза. На каждом корпусе  аппарата  устанавливаются датчики контрольно- измерительных и регулирующих устройств (поз.9), которые контролируют и осуществляют корректировку хода технологического процесса по обеззараживанию навозных сточных вод, посредством регулировки подачи определённых химических реагентов в реакционную камеру каждого из четырёх блоков аппарата, а также изменение мощности излучателей физических полей (генераторов). Реализация этих мероприятий, позволит уменьшить расход применяемых химических реагентов на 20-40% за счёт точной регулировки расхода реагентов, на каждом из четырёх этапов обеззараживания навоза. Регулировке подвергается также и энергетические параметры установленных генераторов и индукторов аппарата, что обеспечивает экономию, потребляемой ими  электроэнергии от 5 до 15%. Также эти устройства  регулируют и поддерживают внутри каждой реакционной камеры ту среду (температура, давление и т.д.), которая является оптимальной по тем технологическим параметрам, при которых должны эффективно проходить процессы обеззараживания навозных стоков. Вся контрольно-измерительные и регулирующие устройства, установленные на всех четырёх секциях аппарата,  объединяется в автоматизированную систему, которая поддерживает все заданные параметры технологического процесса обеззараживания навозных стоков, идущих в четырёх блоках реакционных камер аппарата. Представленные конструктивные особенности и оснащение многоблочного аппарата, с автоматизированной системой контроля над ходом  технологических  процессов по обеззараживания навозных стоков, дают основание утверждать, что аппаратурное решение многосекционного аппарата не имеет аналогов по технологическим возможностям при обеззараживании навозных стоков. Аппарат имеет высокую энерговооружённость в 5-10 раз выше от оборудования аналогичного предназначения, и вариативность  воздействия на обрабатываемые компоненты  навозных сточных вод, малую материалоемкость при его изготовлении, и компактен по величине занимаемых производственных площадей. Производительность одного многоблочного аппарата может колебаться от 0.5м³/час до 20м³/час. При необходимости достижения больших производительностей технологической линии необходима установка несколько аппаратов, которые должны устанавливается параллельно друг другу, достигая, таким образом, заданной производительности всей  технологической системы по обеззараживанию навозных стоков.  

4. Задел по тематике проекта

1.Бондаренко, А.М. Прогноз развития технологических процессов производства и применения органических удобрений в сельском хозяйстве /А.М. Бондаренко, Л.С. Качанова// Известия Оренбургского ГАУ. – 2018. – № 2 (70). – С. 16-19.

2.Головко, А.Н. Перспективы использования электрических методов для очистки жидких органических отходов животноводства/А.Н. Головко, А.М. Бондаренко// Вестник аграрной науки Дона. – № 1. – 2018. – С.  52-57.

3. Патент RU № 2658388. Устройство ускоренного компостирования органических отходов/Э.И. Липкович, А.Н. Головко, А.М. Бондаренко, Л.С Качанова// МПК С05 F 3/00 (2006.01)С05 F 11/00 (2006.01)  Патентообл. АЧИИ – филиал  ФГБОУ ДонГАУ. Заявка № 2017111443, 04.04.2017. Опубл. 21.06.2018. Бюл. № 18.

4.Lipkovich  E.I. Control of Technogtical of Organic Fertilizers Applcation as a Nool To Ensure Food Sowety Journal of Enwironmental/ E.I. Lipkovich,A.M/ Bondarenko, L.C. Kachanova// J. Management and  Tourism. – V. IХSpring. – 2018. – Issue 1(25):: 5-11. Journal  DOI, pp 5-11  http: dx.doi.org /10. 14505// jemt.

5.Бондаренко, А.М. Технико-экономические подходы внедрения технологических процессов производства органических удобрений/ А.М. Бондаренко, Л.С. Качанова// Сб. материалов МНПК: Организация сельского хозяйства – основа производства экологически чистой продукции» (28-29 июня 2918 г.). - Алмалыбак: ТОО «Асыл кiтан» (Баснаjui),  2018. – С. 340-343.

6. Бондаренко, А.М. Система органического земледелия/ А.М. Бондаренко, Л.С. Качанова// Сб. материалов МНПК: Организация сельского хозяйства – основа производстьва экологически чистой продукции» (28-29 июня 2918 г.). - Алмалыбак: ТОО «Асыл кiтан» (Баснаjui),  2018. – С. 349-352.

7.Бондаренко, А.М. Экономическое обоснование использования смесителей животноводческих стоков, минеральных удобрений и воды в системах орошения с.-х. культур/ А.М. Бондаренко, В.А. Рудаков, Р.Р. Мазанов, С. А. Тарасьянц и др. Проблемы развития АПК региона. Научно-практич. журнал. ФГБОУ ВО «Дагестанский ГАУ» 2019.  –№ 2(38). – С.145-151.

8. Бондаренко, А.М. Интеграция технологических процессов производства органических удобрений и ремонтно-обслуживающей деятельности сельскохозяйственных предприятий/ А.М. Бондаренко, Л.С Качанова// Известия Оренбургского ГАУ. – 2019. – №4 (78). – С. 130-134.                                                               9.Бондаренко, А.М.Эффективность технологизации процессов переработки органических отходов животноводства/ А.М. Бондаренко, Л.С Качанова// АПК: экономика и управление. – 2019. – №7. – С. 54-61.                                                                         10.Бондаренко, А.М.Экономическая эффективность взаимодействия технологических процессов производства органических удобрений  и ремонтно-обслуживающей деятельности сельскохозяйственных предприятий/ А.М. Бондаренко, Л.С Качанова// Вестник аграрной науки. –  Орловский ГАУ, 2019. –  №  4 (79). – С. 89-96.

11.BondarenkoАМ. Approachs to the economic evaluation  of elements of organic agricultural production of innovative tupе/АМ. Bondarenko, V.I. Savkin, S.A. Shelkovnikov, , L.C. Kachanova// ASTRA salvensis. –2019,  I. – P. 411–424.            12.Бондаренко А.М. Формирование механизма управления технологиями рециклинга органических отходов в аграрном секторе экономики / А.М. Бондаренко, Л.С. Качанова, А.Ф. Рева, Н.А. Глечикова // Международный технико-экономический журнал. – 2019. - №6. – С. 117-127.                                                              13.Бондаренко А.М. Экономико-технологическая эффективность процессов рециклинга органических отходов в обеспечении устойчивости аграрного сектора / А.М. Бондаренко, Л.С. Качанова // Московский экономический журнал. – 2020. - №8. – С. 126-133. DOI 10.24411/2413-046Х-2020-10568                                                                     14. Патент на изобретение RU 2706539 C1Российская Федерация; Способ ускоренного компостирования органических отходов /А.Н. Головко, А.М. Бондаренко, Л.С. Качанова/ патентообладатель ФГБОУ ВО ДГАУ – № 2018138091 приоритет 29.10.2018 зарегистр. 19.11.2019.                                                                             15.Головко А.Н.,К вопросу глубокой переработки жидких органических отходов животноводства и птицеводства/ А.Н. Головко, А.М. Бондаренко//// Вестник аграрной науки Дона. – №4(48). – 2019. – С. 62-67.

16. Патент на изобретение RU 2733903 C1Российская Федерация. Технологическая линия тонкой очистки жидкого навоза и помета /А.Н. Головко, А.М. Бондаренко, Л.С. Качанова, В.П. Скворцов/ патентообладатель ФГБОУ ВО ДГАУ –                                   № 2019139897 приоритет 05.12.2019 зарегистр. 08.10.2020.

17.Бондаренко А.М.Перспективные технологии переработки жидкого навоза в высококачественные органические удобрения и их использование в растениеводстве /А.М. Бондаренко, А.В. Барышников, С.А. Новиков// Актуальные вопросы развития аграрного сектора экономики Байкальского региона. Материалы Всероссийской (национальной) научно-практической конференции, посвященной Дню российской науки. 2020. - С. 87-91.

18. Бондаренко А.М. Исследование процесса переработки жидкого навоза свиноводческих ферм мобильной установкой/ А.М. Бондаренко, Л.С. Качанова, А.В. Барышников// Известия Оренбургского ГАУ. – 2020. – №5 (79). – С. 133-137.

19.Ludmila Kachanova, Anatoly BondarenkoandAlexander Golovko.Trends in the development of technical means for recycling organic waste from agricultural production // Innovative Technologies in Science and Education (ITSE-2020), E3S Web of Conferences 210, 01001 (2020).

20.Anatoly M. Bondarenko, Lyudmila S. Kachanova, Aleksey V. Baryshnikov аnd Sergey A. Novikov. Technologies for the Production and Application of Organic Fertilizers in Agriculture // Book series: Lecture Notes in Networks and Systems (LNNS). The Challenge of Sustainability in Agricultural Systems. Editor: Bogoviz, A. V. Publisher: Springer International Publishing, 2. – 2021 – pp. 850-860

21.Anatoly M. Bondarenko, Tatyana I. Gulyaeva, Vladimir I. Savkin and Lyudmila S. Kachanova.The Innovative System of Soil Resources Restoration in Organic Agrarian Production // Book series: Lecture Notes in Networks and Systems (LNNS). The Challenge of Sustainability in Agricultural Systems. Editor: Bogoviz, A. V. Publisher: Springer International Publishing, 2. – 2021 – pp. 939-948.

22. Anatoly Bondarenko Biotechnological preparation of sewage and livestock manure from livestock farms for the needs of horticulture/Anatoly Bondarenko, LiudmilaKachanova, Yuri Kolosov, AgnessaShakhmurzova and Anatoly Bittirov// 1st International Scientific and Practical Conference “lnnovative Technologies in Environmental Engineering and Agroecosystems” (ITEEA 2021), E3S Web Conf. Volume 262, 2021, 04005. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202126204005.

5. Конкурентные преимущества создаваемого продукта, сравнение технико-экономических характеристик с основными аналогами, в том числе мировыми

5.1. Конкурентные преимущества создаваемого продукта

1.Обеззараживание навоза производится в несколько этапов, при этом на каждом этапе решается  определённый круг технологических вопросов обеззараживания навоза. Совокупность всех применённых физико-химических методов в четырёх блоках аппарата, а также применение автоматизированной системы управления технологическими процессами, позволяет достигать требуемого качества  обеззараживания навоза до требуемых санитарно эпидемиологических норм  безопасности.  

2. Аппаратное решение имеет малые, габаритные размеры и большую производительность. Компактность достигается за счет применения исполнительных устройств с небольшими размерами и размещением оборудования на двухъярусной  раме. При производительности в 3 м³/час, или 60 м³/сутки,  габаритные размеры установки составляют (3.25×1.35×1.53) м. Смотри лист 1 "Габаритного чертежа многоблочного аппарата по обеззараживанию навоза".

3. Достижение большей защищенности окружающей среды достигаетсяза счет применения оборудования использующегося прямое физическое воздействие на навоз, такие как кавитация, энергия вращающегося магнитного поля, термическое воздействие. Применение химических реагентов минимизировано, и носит вспомогательный характер, а основной применяемый реагент озон, вырабатывается из воздуха электрохимическим способом. Трубопроводная система и оборудование аппарата имеют герметичные соединения между собой,  которое предотвращает контакт  навоза с окружающей средой.

4. Аппарат имеет высокие показатели по своей надежности, за счет использования в своем составе простых, многолетней практикой применения конструкций (генераторов) источник  ультразвука  и индуктора образующего вращающееся магнитное поле.    

5. Обезвреживание патогенной микрофлоры, в основном производится за счет генерируемых физических факторов, таких как кавитация, энергия вращающегося магнитного поля и феррамагнитными элементами, термическое воздействие, получаемоеза счет вращающегося магнитного поля. Применение химических реагентов носит вспомогательный характер и служит для достижения всех нормативных показателей обеззараживания навоза.

6.  Компактность при размещении оборудования обеспечивает значительное снижения материалоёмкости при изготовлении оборудования, а также и уменьшения  его габаритных  размеров.  

7. Многоблочный аппарат имеет высокую энерговооружённость в 5-10 раз выше от оборудования аналогичного предназначения и низкую удельную энергоёмкость, которая была достигнута за счет оптимизации размеров реакционных камер аппарата и уменьшения мощности генераторов излучателей. А применение автоматизированной системы управления технологическими процессами позволило более  рационально использовать электроэнергию, применяемую электротехническим оборудованием аппарата и применяемые  химические реагенты. 

8.  Использование многоблочного аппарата, позволяет уменьшить количество обслуживающего персонала, за счёт автоматизации технологических процессов по обеззараживанию навоза и создания программного обеспечения, которое отвечает задачам, сформулированным в техническом задании.

9. Применение многоблочного аппарата, позволяет полностью  избавиться от строительства "лагун", массивных железобетонных емкостей, применяемых в настоящее время, для длительной выдержки навоза необходимой для биотермической обработки, с целью его обеззараживания, тем самым значительно сократить инвестиционную составляющую при строительстве животноводческих комплексов.

10. Изменение технологической схемы обеззараживания навоза, с применением многоблочного аппарата, позволяет многократно уменьшить площади, занимаемые под площадки для компостирования навоза, значительно сократить транспортные издержки, необходимые для внутриплощадочного перемещения навоза при его обеззараживании. 

11. Полностью исключить капитальные затраты на устройство отстойников с водонепроницае­мыми покрытиями, а также строительство прудов, по биологической очистке фильтрата навозных стоков.

5.2.Сравнение технико-экономических характеристик с основными аналогами

1. Известно изобретение патент РФ №2437864 от 27.12.2011 г. «Способ микробиологический переработки птичьего помета», включающий использование для переработки птичьего помета микробных культур, разведенных в воде в определенных соотношениях и вносимых в помет с последующим перемешиванием через определенные сроки.

Причем микробные культуры вносят в птичий помет последовательно, начиная с внесения pseu.do monas sp.114, с последующим перемешиванием, через 5 суток - Azotobacterchroccum В-35 и перемешивают. Срок микробиологического воздействия - 15 суток.

Недостатками известного способа являются:

1. Необходимость поддержания в помете высоких температур, обеспечивающих жизнедеятельность микробных культур;

2. Наличие в перерабатываем помете остаточных количеств микробных культур и патогенной микрофлоры.

3. Отсутствие в технологии приемов и воздействий, обеспечивающих 100% экологически чистую утилизацию без выделения вредных газов: сероводорода, аммиака, метана.

2. Известно изобретение патент РФ №2332827 от 10.09.2008 г. «Устройство для обеззараживания навозных стоков», содержащее генератор импульсов и излучатель, выполненный в стенке отрезка трубопровода из диамагнитного материала, в котором размещен параболоид вращения с электродами, а с внешней стороны трубопровода размещена обмотка, подключенная последовательно с электродами к выходу генератора импульсов, а внутри отрезка трубопровода размещен трубопровод меньшего диаметра, выполненный из ферромагнитного материала.

Недостатком известного изобретения являются:

- большие энергетические затраты на образование магнитных полей, мощных высоковольтных электрических разрядов (эффект Юткина), вследствие чего в стоке образуются зоны сжатия и растяжения, губительно действуя на патогенную микрофлору.

3. Известно изобретение (прототип) патент РФ №2422415 от 27.06.20011 г. «Устройство для приготовления обеззараженного дегельминтизировного удобрения», содержащее гидравлическую камеру обеззараживания жидких стоков, емкость для накопления стоков, миксер-гомогенизатор и погружной насос-измельчитель. Камера обеззараживания и дегельминтизации навоза и/или помета, выполненная в виде многоступенчатого электрогидравлического насоса с электродами, соединенного с распределительным устройством и ресивером.

Недостатками известного устройства являются:

- устройство очень энергозатратно для образования последовательных электрогидравлических ударов (эффект Юткина), требуется много электроэнергии высокого напряжения;

- для работы практического устройства требуются беспрецедентные меры безопасности по обслуживанию электроустановок высокого напряжения, что резко удорожит себестоимость обеззараживания.

4. Известно изобретение патент РФ №2365079 от 27.08.2009 г. «Линия глубокой очистки и переработки животноводческих стоков» (прототип), включающее: накопитель навозного стока, насос - измельчитель для подачи стоков устройство для анаэробного сбраживания - метантенк, ультразвуковой шнековый пресс с двумя патрубками для выхода жидкой и твердой фракций, емкость - усреднитель, сушильный окомкователь барабанного типа.

Недостатками известной линии являются:

- недостаточная производительность устройства и его периодичность связаны с анаэробной ферментацией;

- обеззараживание в ультразвуковом шнековом прессе происходит лишь частично;

- не определена судьба жидких стоков после ультразвукового шнекового пресса, исходная влажность навоза 93-97%, и разбавлять поступающий навоз жидкой фракцией нецелесообразно.

- для устойчивой работы метантенка обычно требуется дополнительное внесение твердой фракции в виде ржи, ячменя, кукурузного силоса и т.д. Об этом в принципе действия изобретения не упоминается.

6. Целевые потребительские сегменты (рынки) создаваемого продукта, их объемы, динамика и потенциал развития

Представляемое аппаратное и технологические решения, которое реализовано в конструкции многоблочного аппарата, может найти широкое применение во многих областях промышленности, сельского хозяйства,  и городского хозяйства. Практический опыт применения аппаратов с вращающимся магнитным полем, даёт основание для утверждения о широчайшем потенциале их применения. А применение в предлагаемой конструкции  многоблочного аппарата технологических возможностей кавитационных устройств, различной их генерации, с одновременным использованием энергии вращающегося магнитного поля и термического воздействия на обрабатываемые вещества, значительно расширяют энергетический потенциал данного аппарата и диапазон его применения. Возможность трансформации многоблочного аппарата в аппараты одно, двух, трех и четырёх блочные конструкции, дают большую вариативность в их применении в различных технологических схемах и областях промышленного использования.                                                                  Применение  много  блочного  аппарата, в различных его конфигурациях применимо в широком спектре технологических решений по очистке сточных вод, например некоторые из них:

1. Хозяйственно-бытовые сточные воды:

- предприятий жилищно-коммунальной сферы;

- поверхностные стоки промпредприятий и городского хозяйства.

2. Сельскохозяйственные сточные воды:

- маслоэкстракционных предприятий;

- молочных  и маслодельных  заводов;

- винных заводов;

- сахарных  заводов;

- мясокомбинатов;

- элеваторов, комплексов по переработке зерновой продукции и т.д.

3. Промышленные сточные воды:

- очистка сточных вод заводов машиностроения и металлургических предприятий, в том числе:

- нейтрализация отработанных СОЖ и эмульсий;

-  очистка сточных вод, содержащих кислоты, щелочи,

-  очистка сточных вод, содержащих соединения шестивалентного хрома, никеля, железа, цинка, меди, кадмия, других тяжелых металлов, цианистые соединения и другие неорганические загрязняющие вещества;

- очистка сточных вод предприятий обработки шерсти, кожи, льна и текстильной        промышленности;                                

- очистка сточных вод заводов лакокрасочных изделий;

- очистка сточных вод нефтебаз, нефтеперерабатывающих заводов,  автозаправочных станций;

- очистка сточных вод заводов строительных материалов;

- очистка сточных вод предприятий по изготовлению стекла и фарфоровых изделий;

- очистка сточных вод горно-обогатительных комбинатов;

- очистка сточных вод  предприятий торговли,  сферы услуг;

- очистка сточных вод химических производств.

- очистка сточных вод в аэропортах, морских портах, автотранспортных предприятиях, АЗС, автомоек и т.д.

4. Технологии по водоподготовке  и  питьевому водоснабжению:

- технологии скважинных вод от органических и неорганических загрязнений.

5. Технологии по работе  с  отходами  очистных  сооружений:

- обеззараживание и переработка иловых осадков городских очистных сооружений;

6. Сельскохозяйственные технологии:

- обеззараживание и очистка навозных стоков, КРС, предприятий птицеводства, свинотоварных ферм и комплексов;

7. Технологии пищевой промышленности:

- приготовление пищевых эмульсий;

     - технология пастеризации животноводческой и растениеводческой продукции;

7. Описание бизнес-модели проекта и стратегии продвижения продукта на рынок

Описание бизнес-модели проекта  согласно теории Остервальда

1. Ключевые партнеры:

 1.1.Команда  высококвалифицированных сотрудников отвечающих за разработку технологических процессов, конструктивных решений и осуществления производственных процессов производства.                                                             1.2.Поставщики основных видов оборудования и материалов.

1.3. Разработчики систем автоматизации технологических процессов и программного обеспечения.

1.4. Сторонние организации, выполняющие некоторые виды ответственных  работ по изготовлению комплектующих аппарата.

 2. Ключевые виды деятельности:

2.1. Производственная деятельность.                                                                             2.2. Разработка "базовых" конструкторских и технологических решений обеспечивающие конкурентоспособность и широкий спектр применения многоблочного аппарата.                                                                                                                 2.3. Маркетинговая деятельность, направленная на продвижение всей продуктовой линейки разработанных аппаратных и технологических решений.

3. Ключевые ресурсы:

3.1. Человеческий ресурс, связанный с интеллектуальной работой по развитию технологических возможностей, аппаратных решений и расширению областей применения многоблочного аппарата.

3.2. Развитие производственных мощностей, повышения квалификации персонала, производительности труда и качества производимого продукта.

3.3. Налаживание партнёрского взаимодействия с основными поставщиками оборудования и материалов, сторонними производителями, которые необходимы при производстве многоблочного аппарата.

3.4. Развитие и совершенствование  каналов сотрудничества и информационной поддержки при взаимодействии с клиентурой.

4. Ценностные предложения:

4.1. Клиенту предлагается   техническое устройство и технологическое решения,  обеспечивающие:

4.1.1. эпидемиологическую безопасность производственного процесса при обеззараживании навоза;

4.1.2. решение вопроса уничтожения семян сорных растений, содержащихся в навозных стоках;

4.1.3. обеспечение клиента ценными продуктами переработки навоза: органическими, или органоминеральными удобрениями в сухом и жидком виде, очищенными водами, которые можно повторно использовать в производственной деятельности.

4.1.4. позволяет отказаться от строительства "лагун", массивных железобетонных емкостей, применяемых для длительной выдержки навоза (до 12 месяцев) и  необходимой для биотермической обработки, с целью его обеззараживания.

4.1.5. применение многоблочного аппарата по обеззараживанию навоза, позволяет многократно уменьшить занимаемые под площадки для, хранения и  компостирования навоза, значительно сократить транспортные издержки сельхозпредприятия, необходимые для внутриплощадочного перемещения навоза при его обеззараживании.

4.2.  Клиенту предлагается   техническое устройство и технологические решения, которые можно использовать в других производственных целях, например очистке производственных и хозяйственно-бытовых сточных вод.

Тем самым клиент может удовлетворить его  потребности в реализации экологической безопасности при производстве сельскохозяйственной продукции, а также решении проблематики очистки сточных вод, различного назначения (промышленных, хозяйственно-бытовых).

5. Взаимоотношения с клиентами:

5.1. Выстраивание партнёрских взаимоотношений, которые включают в себя:

5.1. 1. персональное обеспечение технологической  поддержки, гарантирующие исполнение  проектных характеристик процесса обеззараживания навоза и производства удобрений из него;

5.1.2. персональное обеспечение  технической поддержкойи поддержание работоспособного состояния всего комплекса технических средств и оборудования, входящих в состав многоблочного аппарата в процессе эксплуатации;

5.2. Поддержание конкурентоспособности выпускаемой продукции, а именно: многоблочного аппарата и технологических разработок его применения по сравнению с аналогичной продукцией, предлагаемой на рынке, то есть поддержание оптимальных параметров  в соотношении цена/качество, которые будут  более привлекательные, чем предложения  конкурентов.

6. Каналы сбыта:

В сбытовых усилиях нашего предприятия, по продвижению всей  продуктовой линейки будут использоваться:

6.1. Участие в тематических выставках;

6.2. Показ клиенту на демонстрационной модели технических возможностей, разработанных аппаратных и технологических решений, с адаптацией процесса показа к клиентским производственным процессам. 

6.3. Адресная рассылка рекламной информации о выпускаемой продукции, с использованием электронных средств массовой информации.

6.4. Проведение семинаров, обучающих  курсов, освещающих технические и технологические возможности нашей продукции.

7. Потребительские сегменты:

 Нашей целевой аудиторией будут являться:

6.1. Сельскохозяйственные предприятия животноводческого и птицеводческого направления и других отраслей животноводства;

7.2. Промышленные предприятия широкого отраслевого спектра производства, в том числе: (машиностроения и металлургических предприятий, предприятий легкой промышленности строительных материалов, нефтеперерабатывающих заводов,  автозаправочных станций, химических производств).                                                                7.3.  Предприятий сферы жилищно-коммунального хозяйства, связанные с очисткой поверхностных, хозяйственно-бытовых сточных вод, переработкой и обезвреживанием  осадков городских очистных сооружений.

8. Структура основных расходов:

8.1. Основные статьи расходов, связанные с производственной деятельностью: - на приобретение материалов, энергетических ресурсов, заработной платы персонала, транспортных расходов, ЖКХ, расходы, связанные с реализацией продукции.                                                                                                                8.2. Расходы на НИОКР связанные с новыми техническими и технологическими решениями поддерживающие конкурентоспособность выпускаемой продукции, а также с разработок новых модификаций аппаратов и технологических решений, расширяющих диапазон применения аппаратных решений.

8.3. Расходы на маркетинговую деятельность и поддержание сбытовых программ продукции и услуг предприятия.

9.  Потоки поступления доходов:

9.1. Розничная продажа аппаратуры и технологических решений.

9.2. Получение доходов связанных с созданием работой эксплуатационного  подразделения фирмы, которое осуществляет  работу на клиентских объектах.

9.3. Продажа технических и технологических решений, результатов проведения НИОКР.

9.4. Аренда клиентам технических устройств, для выполнения небольшого объёма работ, или разовых мероприятий экологического характера. 

9.5. Получение дохода от проведения мониторинга и обследований экологического состояния и проведения технологических операций на предприятии, с выдачей рекомендаций и заключений по выполненным работам.

9.6. Доходы, получаемые от проведения обучающих курсов и программ по подготовке эксплуатационного персонала клиента.

8. Цель выполнения НИОКР

Сельское хозяйство РФ, это динамически развивающаяся отрасль страны.  В 2020 году российская отрасль животноводства продемонстрировала устойчивую положительную динамику развития, как в мясном, так и в молочном направлении. Однако, развитие промышленного животноводства вызывает образование огромных объемов всех видов навоза, что в свою очередь вызывает попадание в окружающую среду большого количества вредных химических веществ, связанные с эксплуатацией животноводческих комплексов. Так в животноводческих стоках содержание неpаствоpимых веществ может достигать 30 тыс. мг/л, общий сухой остаток до 4 тыс. мг/л, показатель БПК₅ - 10 тыс. мг O₂/л. Попадание таких стоков в окружающие водоемы вызывает ухудшение санитаpно - гигиенических показателей питьевой воды используемой населением.  Большое  количество экологически опасных навозных стоков попадают в грунтовые воды и  почву по   причине их неправильного хранения и утилизации.                                                                                    Целью исследования, на первом этапе НИОКРявляется разработка новых аппаратных решений по совершенствованию технологического  процесса обеззараживания жидкого навоза. На втором этапе НИОКР очистки фильтрата жидкой фазы навоза и повторное её использование в производственном процессе,  а также приготовлении органоминеральных удобрений из твёрдой фракции навоза. На третьем этапе НИОКР расширение сферы применения многоблочного аппарата в других отраслях, промышленности и городского хозяйства.

9. Назначение научно-технического продукта (изделия и т.п.)

Областью  применения  предлагаемого многоблочный аппарата являются предприятия животноводства, занимающихся содержанием  поголовья различныхсельскохозяйственных животных, таких как: крупный рогатый скот, свиноводство, птицеводство и  т.д. Внедрением передовых методов обеззараживания навоза могут заниматься сельскохозяйственные предприятия животноводства, любых форм собственности и размеров производства. Многоблочный  аппарат,  предназначенный для обеззараживания жидких навозных стоков, а после его трансформации и перекомпоновки, может  быть использован в очистке  широкого спектра промышленных сточных вод. Также аппарат,  может быть использован в тех отраслях промышленного производства и городского хозяйства, в которых применяются технологические процессы, требующие глубокого и многостадийного преобразования взаимодействующих между собой компонентов жидкоподвижных  вещества. 

10. Функции, выполнение которых должен обеспечивать разрабатываемый научно-технический продукт

Основным функциональным назначением предлагаемого научно технического продукта  обеззараживания жидкого навоза свиноферм, птицеферм и крупного рогатого скота. Многоблочный аппарат может являться частью технологической линии по приготовлению органических и органоминеральных удобрений, как в жидком, так и твердом её виде. Образованный на животноводческом комплексе жидкий  навоз, с влажностью от 92 до 97% подаётся в приёмную емкость, где производится  усреднение навозной массы, а также измельчение твердых компонентов входящих в состав навозных стоков, при помощи циркуляционного насоса, имеющего измельчающее устройство с режущими кромками. После чего, навоз направляется на дальнейшее его обеззараживание в многоблочный аппарат. В четырех блоках реакционных зон аппарата использующегося прямое физическое воздействие на навоз, это кавитационное воздействие в первой и третей реакционной зоне, воздействие энергии вращающегося магнитного поля с ферромагнитными элементами во второй реакционной зоне, термическое воздействие на навоз с температурным режимом в 65-75% в четвертой реакционной зоне. Применение химических реагентов в каждой из четырёх реакционных зон минимизировано и носит вспомогательный характер, а основной применяемый реагент - озон, вырабатывается из воздуха электрохимическим способом. Применение химического реагента едкого натра (КОН) носит, резервный, вспомогательный характер и применяется при не достижении нормативов санитарно-эпидемиологического характера в отдельных блоках аппарата. Многоблочный аппарат имеет высокую энерговооружённость  (в 5-10 раз выше от оборудования аналогичного предназначения) и низкую удельную энергоёмкость, которая была достигнута за счет оптимизации размеров реакционных камер аппарата и уменьшения мощности генераторов излучателей и индукторов образующих вращающееся магнитное поле. Применение автоматизированной системы управления технологическими процессами позволяет более  рационально использовать электроэнергию в применяемом электротехническом оборудовании при обеззараживании навоза, а также регулировать дозировку  применяемых  химических реагентов в зависимости от параметров процесса обеззараживания навоза.  В дальнейшем, обеззараженный навоз, доведённый до требуемых санитарно эпидемиологических нормативов  безопасности, может быть использован  для приготовления удобрений в твердом и жидком виде. Смотри " Принципиальную схему многоблочного аппарата для обеззараживания  навоза".

11. Количественные параметры, определяющие выполнение научно-техническим продуктом своих функций

1. Количественные параметры химических показателей  бесподстилочного навоза.

Таблица 1

2.  Параметры санитарно-эпидемиологической безопасности навоза

Таблица 2

3. Потребляемая мощность оборудования входящая в состав, многоблочного аппарата по обеззараживанию навоза, припроизводительности (Q=3м³/час)

Таблица 3

12. Входные воздействия, необходимые для выполнения научно-техническим продуктом заданных функций

Навозные стоки от животноводческих корпусов, поступают в приемную емкость. Далее, в этой ёмкости производится перемешивание, усреднение навозной массы, а также измельчение твердых компонентов навозных стоков, при помощи циркуляционного насоса, имеющего измельчающее устройство с режущими кромками. Смотри "Принципиальную схему многоблочного аппарата для обеззараживания навоза".   После чего, навоз направляется на дальнейшее его обеззараживание в многоблочный аппарат при помощи магистрального насоса снабженного измельчающее устройство с режущими кромками. Работа многоблочного аппарата, предназначенного для обеззараживания навозных стоков, начинается с подачи в приёмный патрубок трубопровода  первой секции  аппарата усреднённой и измельчённой, т.е. подготовленной навозной массы, смотри лист №1 "Габаритного чертежа многоблочного аппарата по обеззараживанию навоза". В подающий трубопровод, через смесительную камеру (поз. 15), и по специальным  штуцерам, подаются химические реагенты в виде раствора гидроокиси калия (КОН) из дозирующего комплекса, и газа озона (О₃) из вырабатывающегося электрохимическим способом в озонаторе (поз.8).   Эти реагенты, участвуют в процессах по  обеззараживанию навозных стоков, в реакционных камерах аппарата. Применение химических реагентов в каждой из четырёх реакционных зон минимизировано, и носит вспомогательный характер. Применение химического реагента едкого натра (КОН) носит, резервный, вспомогательный характер и применяется только при не достижении нормативов санитарно-эпидемиологического характера в отдельных блоках аппарата. Далее навоз попадает в реакционную камеру ультразвуковой кавитации (поз.2). Смотри лист №1 и 5 "Габаритного чертежа многоблочного аппарата по обеззараживанию навоза".  Воздействие на навоз производится рабочим органом (поз.1), так называемым волноводом (сонотродом), который совершая механические колебания с частотой в несколько десятков тысяч раз в секунду и амплитудой несколько десятков микрон. Во время работы волновод возбуждает в навозных сточных водах мощную кавитацию и акустические течения. При этом кинетическая энергия, всхлопывающихся  кавитационных пузырьков, вызывает местные гидравлические микроудары, сопровождающиеся местным повышением давления до 100 кг/см² и локальным повышением температуры до 1000-1500 °С. Патогенные микроорганизмы, находящиеся в навозных сточных водах, служат центрами образования кавитационных пузырьков. У болезнетворных бактерий, оказавшихся рядом с кавитационными пузырьками, в момент его разрушения (схлопывания), под воздействием вышеперечисленных факторов кавитационного воздействия, происходит полное, или частичное разрушение клеточных оболочек. Ультразвуковая кавитация, действующая в первом сегменте аппарата, производит  воздействие также и  на  семена сорных растений находящихся в навозных сточных стоках, лишая их всхожести.  Для повышения качества процесса обеззараживания навозных стоков,  перед модулем реакционной зоны аппарата, где применена ультразвуковая кавитация, вносятся химические реагенты, едкий натр и озон. Под воздействием ультразвуковой кавитации происходит процесс гомогенизации компонентов сточной воды и химических реагентов, их измельчение и растворение органических частиц навоза. Использование ультразвуковой кавитации, при  обеззараживании навозных сточных вод, повышает эффективность использования химических реагентов, уменьшается их расходна 20-40%, по сравнению с аналогичными технологическими процессами при обеззараживании навоза. Кроме того, при гомогенизации навоза и вносимых химических реагентов,  протекают окислительные процессы, которые усиливают действие химических средств на возбудителей инфекционных  болезней. Во второй секции аппарата (поз.3), в его реакционной зоне, обеззараживание навоза производится за счет энергии вращающегося магнитного поля и размещённых в нём ферромагнитных элементов, а также химических реагентов, едкого натра и озона подаваемых через смесительную камеру (поз.15),  дозирующий комплекс (поз.19) и озонатор (поз.7). Смотри лист № 1 и 4 "Габаритного чертежа многоблочного аппарата по обеззараживанию навоза". Технологическая эффективность применения данного модуля, складывается из ряда физических факторов воздействующих на навоз.                                                                                             

Во-первых,  наблюдается эффект измельчения всех компонентов навоза, этот результат определяется характером движения ферромагнитных элементов в рабочей камере аппарата. Измельчение частиц навоза и реагентов обеспечивается как свободным их соударением с ферромагнитными элементами, так и в результате стесненного соударения между двумя элементами или элементом и корпусом. Степень измельчения составляет 0,5 мкм (при начальном размере фракции 1-2 мм).

Во-вторых, при перемагничивании иголок, проявляется магнитострикция. Число перемагничиваний, значительно превышает число ударов иголок, а изменение линейных раз­меров иголок проходит с очень высокими скоростями, сопоставимыми со скоростью света. В результате по окружающей среде наносится удар большой силы, сопоставимый примерно со 180 тн/мм², действующий, однако на очень малом, локальном расстоянии. Таким образом, при своем движении иголка как бы непрерывно из­лучает силовые импульсы, выдержать которые при непосредственном контакте не могут ни какие микроорганизмы. В результате чего происходит деструкция живых, клеточных структур и других органических веществ, составляющих навозную массу. Под воздействием магнитострикционного воздействия ферромагнитных элементов, происходит также доизмельчение вносимой, нерастворенной части  химических реагентов, а также их равномерное распределение по всему объему навозных стоков, что положительно влияет на скорости и качество обеззараживания навоза. В-третьих, каждая иголка является микроэлектролизером, непрерыв­ная работа которой, насыщает рабочую зону ионами различной полярности. Указанное явле­ние способно резко изменять скорости, и даже направление окислительно-восстановительных реакций. В-четвёртых, возникают на короткое время замкнутые цепи из иголок или других электропроводя­щих материалов. В этих цепях под воздействием внешнего поля индуцируются токи, нагревающие иголки до высокой температуры и даже инициирующие появление электродуг. Указанные явления спо­собствуют нагреву, ионизации обрабатываемых навозных сточных вод, которые положительным образом влияют на обеззараживание навозных стоков. Применение аппаратов с вихревым слоем,  позволяет ускорять протекание технологических процессов по обеззараживанию навоза  в 5-10 раз, и сокращает расход  реагентов на 20 - 40%.  Потребление электроэнергии технологическим оборудованием уменьшается на 5-15 % .   В  третьей секции аппарата (поз.6), обеззараживание навозного стока производится  с помощью гидродинамической кавитации,  источником возбуждения которой является генератор размещаемых на корпусе третьей секции аппарата. Смотри лист № 1 и 6 "Габаритного чертежа многоблочного аппарата по обеззараживанию навоза". Подача химических реагентов, в реакционную зону обеззараживания третьей секции аппарата, производится через смесительную камеру из  дозирующего комплекса и озонатора. Принцип обеззараживания в третьей камере многоблочного аппарата аналогичен технологическому процессу, происходящему в первой реакционной камере. Только энергетические возможности генератора выше на 50% двух генераторов первой реакционной камеры. В четвёртой секции аппарата, в его реакционной зоне, обеззараживание навоза производится за счет энергии вращающегося магнитного поля и размещённых в нём ферромагнитных (железо, никель) перфорированных перегородок, которые нагреваясь, производят температурное воздействие на жидкий навоз. Смотри лист № 1 и 4 "Габаритного чертежа многоблочного аппарата по обеззараживанию навоза". При размещении ферромагнитного металла во вращающееся магнитное поле, он начинает интенсивно нагреваться. При пропуске, жидкого навоза, через контейнер с встроенными  ферромагнитными перегородками, вся масса навозных стоков разбивается на множество потоков, которые проходя через отверстия нагревшейся перегородки, получая, тем самым термическую обработку. Нагрев перфорированных перегородок производится за счёт двух источников энергии. Первым источником, является вращающееся магнитное поле, которое производит разогрев ферромагнитного материала перфорированных перегородок до 40-55⁰С. Этой температуры недостаточно, для полного обеззараживания навозных сточных вод, но достаточно для того, чтобы разрушить  некоторую часть имеющихся в навозных сточных водах токсинов, имеющих сложные молекулярные структуры, а также, чтобы произошло частичное унич­тожение большей части вредной микрофлоры и семян сорняков. Для увеличения температуры нагрева, и увеличения эффективности обеззараживания навоза, все  перфорированные перегородки, соединяются между собой, по центру стержнем, являющимся термоэлементом внешнего нагревательного устройства. Посредством этого нагревателя, производится дополнительный нагрев перфорированных перегородок, и поддержание температуры нагрева в диапазоне 65-75⁰С. Термическая активация навозных стоков, является действенным методом финишного этапа по обеззараживанию навозного стока. Тем самым, обеззараживание навозного стока производится в четыре этапа, при непрерывном, проточном режиме его  обработки.  В каждой  секции аппарата, в его реакционных камерах,  создаются условия, например давление, температура, и иные технологические факторы, которые содействуют ускорению химической сольватации всех взаимодействующих компонентов навоза и реагентов, что способствуют достижению нормативного качества обеззараживания навоза до требуемых санитарно эпидемиологических норм  безопасности.

13. Выходные реакции, обеспечиваемые научно-техническим продуктом в результате выполнения своих функций

Обеспечение контроля над  прохождением технологических процессов в каждом сегменте многоблочного аппарата обеспечиваетсяавтоматизированной системы управления, которая посредством датчиков обеспечивает:                                                                 1. Измерение основных параметровтехнологических процессов, таких как РН, остаточный кислород, БПК, датчики температурного контроля.                                                                                                                2. Регулирование дозировки подачи химических реагентов едкого натра и озона в реакционные зоны  многоблочного аппарата. Контроль качества работы исполнительных механизмов и оборудования многоблочного аппарата осуществляется дистанционно. Установленный на отводящем трубопроводе расходомер, позволяет оперативно регулировать производительность всего  аппарата. Установленные после каждой реакционной камеры пробоотборники, позволяют производить отбор проб после каждого из четырех этапов обеззараживания навоза, для осуществления производственного контроля за химическим и бактериологическим составом обеззараживаемого навоза. Отклонение одного, или нескольких контролируемых параметров технологического процесса, позволяет оперативно вносить корректировки в ход технологического процесса. Контрольно-измерительная аппаратура, установленная в шкафах управления на каждом сегменте многоблочного аппарата, позволяет измерять текущие параметры приводов исполнительных электротехнических устройств, измерения фазовых значений силы тока, напряжения, коэффициенты мощности приводов всех рабочих органов аппарата.

14. Требования к конструкции и составным частям научно-технического продукта

Все корпуса реакционных камер  многоблочного аппарата изготавливаются  из нержавеющей стали марки 08Х18Н10, а элементы трубопровода, штуцера и патрубки выполняются из нержавеющей стали 20Х13, или 40Х13. Использование этих материалов обеспечивает невозможность несанкционированного внесения в обеззараживаемый навоз, который имеет высоко агрессивную среду, посторонних химических элементов из которой изготавливается оборудование и трубопроводы многоблочного аппарата. Все элементы профилированной трубы, из которой изготавливается станина многоблочного аппарата, подвергается горячему цинкованию, после чего оно приобретает свойство антикоррозийной устойчивости. Все металлические изделия, которые имеют  вспомогательное значение,  это подставки под оборудование, кронштейны и т.д. также подвергаются цинкованию. Облицовка шкафов управления и электротехнического оборудования должны выполняться из пластика, который имеет антикоррозийные характеристики. Вся электротехническая аппаратура систем управления и контрольно-измерительная аппаратура, должны быть выполнены во взрывозащищенном варианте по ГОСТ 30852.1-2002, с обеспечением мероприятий антикоррозионного характера. Все разборные контактные соединения, энергоснабжающей и контрольно измерительной аппаратуры, должны выполняться при помощи стальных крепежных изделий, защищенных от коррозии в соответствии с требованиями ГОСТ 9.303, ГОСТ 9.005.

15.Требования к массогабаритным характеристикам научно-технического продукта

1. Габаритные размеры многомодульного аппарата с системой управления составляет:  (3.25×1.36×1.53)м.(длинна × ширина × высота). Смотри лист № 1 "Габаритного чертежа многоблочного аппарата по обеззараживанию навоза".

2. Масса многомодульного аппарата с рамой и шкафами управления, производительностью 3м³/час составляет:  - 815 кг.

3. В случае размещения многомодульного аппарата производительностью 3м³/час  в 20 футовом контейнере (мобильный вариант),  внешние размеры контейнера составят:  - (6058 × 2438 ×2591)мм.

Масса габаритные размеры аппарата могут изменяться в зависимости от требуемой производительности технологической линии по обеззараживанию навоза.

16.Вид исполнения, товарные формы

Многомодульный  аппарат размещается на раме,  изготовленной из профилированного металла. Размещение оборудования - трехъярусное, смотри лист №1 " Габаритного чертежа многоблочного аппарата по обеззараживанию навоза". На первом ярусе, в нижней части рамы размещается вспомогательное оборудование; дозирующие комплексы химических реагентов и системы охлаждения проточных реакторов.  Смотри лист № 1 и Разрез по А-А  "Габаритного чертежа многоблочного аппарата по обеззараживанию навоза".                                                                                                                                                                                          На втором, среднем  ярусе располагается реакционная камера с одним  генератором гидродинамической  кавитации, с подводящими и отводящими трубопроводами и  различными  фитингами,  двумя смесительными камерами. Рядом располагается проточный реактор термической обработки навоза, с подводящими и отводящими трубопроводами, различными  фитингами  и двумя смесительными камерами.  Смотри лист № 1, 6 и Разрез по Б-Б "Габаритного чертежа многоблочного аппарата по обеззараживанию навоза". На третьем, верхнем  ярусе располагается реакционная камера с двумя генераторами ультразвуковой кавитации, с подводящими и отводящими трубопроводами,   различными  фитингами,  двумя смесительными камерами. Рядом располагается проточный реактор, с подводящими и отводящими трубопроводами с различными  фитингами  и двумя смесительными камерами. Смотри лист № 1, 5 и Разрез по А-А  "Габаритного чертежа многоблочного аппарата по обеззараживанию навоза".                                                                                                             Рядом с рамой, с торцовой ее части, устанавливаются два шкафа управления с электротехническим оборудованием и  электронными системами управления технологическими процессами. Смотри лист № 1, Разрез по А-А  и Разрез по Б-Б "Габаритного чертежа многоблочного аппарата по обеззараживанию навоза".              Всё технологическое оборудование,  система трубопроводов, вспомогательное оборудование, закрепляется к раме аппарата, кронштейнами и специальным крепежом. Цветовое решение, которое должно иметь вся аппаратура и трубопроводные системы, шкафы управления, должнобытьв цветовой гамме, сочетающейся с  цветом нержавеющей стали  и оцинкованного железа.

17.Требования к мощностным характеристикам научно-технического продукта – по потребляемой/производимой энергии

Потребляемая мощность оборудования входящая в состав, многоблочного аппарата по обеззараживанию навоза, припроизводительности (Q=3м³/час)

Таблица 4

18. Требования к удельным характеристикам научно-технического продукта – на единицу производимой продукции – для машин и аппаратов

Удельная мощность оборудования входящая в состав, многоблочного аппарата по обеззараживанию навоза, припроизводительности аппарата (Q=3м³/час)

Таблица 5

19.Требования к аппаратной части программных комплексов

1. Система автоматизации должна обеспечивать контроль и управление технологическим процессом обеззараживания жидкого навоза в многоблочном аппарате  в  автоматическом и ручном режимах.

2. Аппаратное обеспечение проектируемой системы автоматизации должно иметь следующую структуру:

-  первый уровень АСУ должен включать в себя:

а) первичные преобразователи, датчики технологических параметров обеззараживания навоза, установленные непосредственно на многоблочном аппарате и предназначенные для первичного преобразования информации о состоянии химического состава жидкого навоза, протекании технологических процессов и об оперативном состоянии оборудования, и исполнительные механизмы (ИМ).

б) кабельные линии связи первичные датчики со шкафами автоматики.

- второй уровень организуется на программируемых логических контроллерах (ПЛК) и модулях ввода-вывода, собранных в шкафах автоматики.

- третий уровень - диспетчерский уровень должен быть реализован в виде автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора на базе персонального компьютера.

Системные требования для ПК: IBМ РС – совместимость, процессор не ниже Intel i5 3,0 ГГц, объем оперативной памяти не менее 4 Гбайт. Операционная система: WINDOWS 7, WINDOWS 10.

3. Связь между уровнями должна обеспечиваться с использованием стандартной сети цифровой связи по выбранному протоколу обмена информацией. Использование открытых протоколов связи должно дать возможность в будущем, при необходимости, интегрировать в систему управления технологическим процессом обеззараживания навоза практически любое устройство широкого круга производителей технологического оборудования.

20. Условия эксплуатации, использования научно-технического продукта

Требования к условиям эксплуатации многоблочного аппарата по обеззараживанию навоза следующие:

1. Работа в открытых помещениях при соблюдении температурного режима в диапазоне: - +5⁰С - +50⁰С.

2. В зимний период работа должна быть организована в закрытом  помещении, при соблюдении температурного режима в диапазоне: - +5⁰С - +18⁰С.

3. В закрытом помещении необходимо иметь  вентиляционную систему приточно-вытяжной вентиляции, с устройством  общеобменной и местной вытяжки. Кратность воздухообмена должна быть не менее 25-40 м³/час на человека. Нормы вентиляции производственных помещений проектируется  по СНиП 41-01-2003. Вся электротехническая аппаратура, должна быть выполнена во взрывозащищенном и влагозащищенном исполнении и пригодна для работы в агрессивных технологических средах.

21.Требования по патентной охране

Патентную охрану интеллектуальной собственности будет обеспечиваться следующими мероприятиями:

1. Оформление патента на изобретение: " Многомодульный аппарат для обеззараживания бесподстилочного навоза";

2. Оформление патент на изобретение: " Технология обеззараживания бесподстилочного навоза при помощи многоблочного аппарата, очистка навозного фильтрата и способа приготовления органоминерального удобрения".

3. Оформление патент на полезную модель: "Устройство термического обеззараживания бесподстилочного навоза с применением установки с вращающимся магнитным полем"

4. Оформление патент на программу для ЭВМ: "Автоматизация технологических процессов и оценки энергетической эффективности технологического оборудования при обеззараживании бесподстилочного навоза".

22. Перечень основных категорий комплектующих и материалов (входящих в состав разрабатываемого продукта (изделия) или используемых в процессе его разработки и изготовления)

Основное оборудование и материалы, входящие в состав многоблочного аппарата по обеззараживанию навоза

Таблица 6

23. Отчетность по НИОКР (перечень технической документации, разрабатываемой в процессе выполнения текущего этапа НИОКР)

1. Научно-технический отчет по программе экспериментальных исследований процесса обеззараживания жидкого свиного навоза аппаратом многоблочного типа. Протоколы испытаний химического и бактериологического состава навоза в соответствии с разработанной технологией обеззараживания и каждому этапу технологического процесса.                                                                                                                    2. Проектная  документация на станцию обеззараживания жидкого навоза;
3. Для программных комплексов предоставляются: - алгоритмы работы программы;            - описание программы; - инструкция для пользователя;

КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН И СМЕТА

Календарный план  выполнения НИОКР

                                            (Первый годовой этап проекта)                                  Таблица 7

Примерная смета  расходов

(Первый годовой этап проекта)

Таблица 8

24. Перечень разработанной технической документации по                          первому и второму этапу  НИОКР

В  целях реализации  первого и второго этапов НИОКР  по разработке  новых аппаратных  решений  и  совершенствованию технологического  процесса обеззараживания жидкого навоза животноводческих предприятий, а также производства на его  основе высококачественных органических и органоминеральных удобрений была разработана следующая проектно-конструкторская документация:

1.По станции обеззараживания жидкого навоза и очистки фильтрата навозных сточных вод производительностью 60м³/сутки ( 3м³\час).

1.1. Том № 1: «Технологическая часть резервуаров  и павильонов с оборудованием »                     1.2. Том № 2:  «Отопление и вентиляция павильона станции обеззараживания жидкого навоза»                                                                                                                                                          1.3. Том № 3: «Электротехническая часть павильона станции обеззараживания жидкого навоза»                                                                                                                                         1.4. Том № 4 «КИП и Автоматика»

2.  По станции  обезвоживания жидкого навоза и предварительной очистке навозного фильтрата производительностью 60м³/сутки ( 3м³\час).

2.1. Том № 1: «Технологическая часть резервуаров  и павильонов с оборудованием »

2.2. Конструкторская документация по щеточному  шнеку производительностью 60м³/сутки ( 3м³\час).               

  3. По станции  очистки фильтрата навозных сточных вод.

3.1. Том № 1: «Технологическая часть резервуаров  и павильонов с оборудованием».                     3.2. Том № 2:  «Отопление и вентиляция павильона станции  очистки фильтрата навозных сточных вод».                                                                                                                                                          3.3. Том № 3: «Электротехническая часть павильона станции очистки фильтрата навозных сточных вод».                                                                                                                           3.4. Том № 4 «КИП и Автоматика»

4. Емкостного хозяйства и  буферных емкостей.                                                                                                

4.1. Том № 1: «Технологическая часть резервуаров  с оборудованием »  

5. Участки по приготовлению жидких и твердых органических и   органоминеральных  удобрений.                                                                                                         

5.1. Том № 1:  «Технологическая часть. Организация технологического процесса производства  жидких и твердых органических и   органоминеральных  удобрений ».

На страницу проекта