Способ и устройство для очистки воздушных выбросов и сточных вод животноводческих комплексов с использованием растений

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при очистке воздушных выбросов и стоков животноводческих комплексов с получением зеленой биомассы, которая идет на корм животным, а также для удобрения почвы. Отводимый из животноводческих комплексов загрязненный воздух растворяют в воде и выращивают в ней растения при освещении. Выращивание осуществляют в расположенных ярусами на стенках корпуса емкостях с наклонными в сторону стенок корпуса днищами. Наружные поверхности днищ выполнены светоотражающими, а освещение осуществляют с помощью ламп, расположенных по центру корпуса между рядами ярусов емкостей. Способ реализуют с помощью соответствующим образом выполненного устройства. Изобретение позволяет повысить производительность за счет более экономного использования площадей и эффективной системы освещения, а также снизить энергозатраты. 2 с. и 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к биологической очистке воздушных выбросов и стоков животноводческих комплексов.

Создание крупных животноводческих хозяйств и перевод их на промышленную основу приводит к значительному нарушению экологического равновесия, в том числе в воздушном пространстве как на территории хозяйства, так и в прилегающих районах. В атмосферу выбрасываются огромные количества загрязненного воздуха. Например, для обеспечения оптимальных условий содержания одной курицы с целью отвода газов и тепла необходимо обеспечить воздухообмен 5 куб. м в час.

Проблема очистки окружающей среды от загрязнений вредными стоками и воздушными выбросами стоит очень остро.

В этой связи растения и животные могут стать равноправными участниками одной неразрывной технологической цепочки в биотическом обороте.

Весьма перспективно использование растений семейства "Рясковых" (Lemna) для биологической очистки сточных вод и воздушных выбросов животноводческих комплексов. По урожайности это растение превосходит многие другие и дает 55 т (в пересчете на сухое вещество) кормовой массы с га.

В Российской Федерации в естественных условиях теплолюбивое растение "Ряска" размножается не более 2-3 месяцев в году. Поэтому наряду с использованием открытых водоемов считаем целесообразным выращивать ее в искусственных условиях.

В предлагаемой нами установке с использованием замкнутого цикла очистки сточных вод и воздушных выбросов возможно круглогодичное непрерывное выращивание этого растения. Содержащиеся в сточных водах и воздушных выбросах белки, углекислый газ, аммиак, сероводород и другие соединения "Ряска" использует в качестве питательных веществ, выделяя в процессе жизнедеятельности кислород.

Выбрасываемое в настоящее время с воздушными выбросами в атмосферу тепло, может быть также использовано в предлагаемом нами процессе очистки.

Известны способ и установка для очистки сточных вод животноводческих комплексов путем контакта с корневой системой растений (1).

Однако в известных способе и установке не предусмотрена очистка воздушных выбросов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является решение, при котором осуществляют одновременную очистку воздушных выбросов и сточных вод с использованием растений, предусматривающее отвод воздушным насосом загрязненного воздуха, растворение его в сточных водах и выращивание в них растений (2).

Недостатки прототипа заключаются в следующем: невысокая производительность из-за неэффективного использования площадей, отсутствие эффективной системы освещения, использование растений, уступающих по урожайности "Ряске".

Техническая сущность изобретения заключается в повышении производительности за счет более экономичного использования площадей, создания эффективной системы освещения и снижении энергозатрат.

С этой целью в способе для очистки воздушных выбросов и сточных вод животноводческих комплексов с использованием растений, включающем отвод загрязненного воздуха с помощью воздушного насоса, растворение его в воде и выращивание в ней при освещении растений, согласно изобретению растения выращивают в расположенных ярусами на стенках корпуса емкостях с наклонными в сторону стенок корпуса днищами, имеющими светоотражающие наружные поверхности, при этом освещение осуществляют с помощью элементов освещения - ламп, расположенных по центру корпуса между рядами ярусов емкостей, а в качестве растений используют растения семейства "Рясковых".

Способ очистки воздушных выбросов и сточных вод животноводческих комплексов с использованием растений осуществляется в устройстве, показанном на фиг. 1.

На фиг. 2 показана схема работы устройства для очистки воздушных выбросов и сточных вод животноводческих комплексов с использованием растений.

Устройство для очистки воздушных выбросов и сточных вод животноводческих комплексов с использованием растений включает корпус 1, на стенках которого расположены ярусами емкости 2 для выращивания растений. Емкости 2 выполнены с наклонными в сторону стенок корпуса 1 днищами 3, имеющими светоотражающие наружные поверхности. По центру корпуса 1 между рядами ярусов емкостей 2 установлены элементы освещения - лампы 4. Отвод воздушных выбросов (загрязненного воздуха) и сточных вод из помещения для выращивания животных 10, осуществляется по трубопроводам 6 и 7 соответственно. Загрязненный воздух с помощью воздушного насоса 5 по трубопроводу 6 подается в емкость 9, где растворяется в воде (или в воде с добавлением сточных вод) и далее по трубопроводу 8 поступает в емкости для выращивания растений 2. Собранный урожай "Ряски" используют как корм и подают наряду с выделяющимся в процессе жизнедеятельности растений кислородом в помещение для выращивания животных 10.

Работа устройства осуществляется следующим образом: вода (сточные воды, разбавленные водой до требуемой концентрации), поступает по трубопроводу 8 в емкости 2 для выращивания растений. В случае очистки воздуха загрязненный воздух с помощью воздушного насоса 5 засасывается из помещения для выращивания животных 10, растворяется в промежуточной емкости 9 в воде и по трубопроводу 8 подается в емкости для выращивания растений 2. При этом утилизируется тепло загрязненного воздуха, отводимого из помещения для выращивания животных на подогрев воды, подаваемой в емкости для выращивания растений 2. Поскольку удельная теплоемкость воды значительно выше теплоемкости воздуха, то для охлаждения помещения до нужной температуры требуется сравнительно небольшое количество воды.

Выращивание "Ряски" может осуществляться круглосуточно при искусственном освещении с помощью ламп 4. Съем урожая проводят примерно раз в 3 дня. Выращенную "Ряску" используют в качестве корма животным и наряду с выделяющимся в процессе выращивания кислородом подают в помещение для выращивания животных 10.

Оптимально устройство для выращивания "Ряски" следует располагать в помещении для выращивания животных.

Предлагаемое изобретение позволяет повысить производительность установки для очистки воздушных выбросов и сточных вод животноводческих комплексов с использованием растений за счет увеличения полезной площади выращивания растений (в корпусе объемом 1 куб. м полезная площадь для выращивания растений составляет 8 кв. м), повысить экономическую эффективность за счет утилизации тепла воздушных выбросов и использования "Ряски" в качестве корма для животных. Содержание белка в "Ряске" достигает 30%.

Весьма перспективным считаем использование предложенных нами способа и устройства для решения проблемы жизнеобеспечения на космических кораблях - создание микроклимата в помещении, биоконверсию отработанного воздуха и стоков в кормовую зеленую биомассу с помощью "Ряски" для последующего скармливания животным (птицам) с целью обеспечения продуктами питания экипажа корабля.

Источники информации 1. Патент РФ N 2111178, публ. 1998.

2. Заявка DE N 4305754 А1, 1994.

Формула изобретения

1. Способ для очистки воздушных выбросов и сточных вод животноводческих комплексов с использованием растений, включающий отвод загрязненного воздуха с помощью воздушного насоса, растворение его в воде и выращивание в ней при освещении растений, отличающийся тем, что выращивание растений осуществляют в расположенных ярусами на стенках корпуса емкостях с наклонными в сторону стенок корпуса днищами, имеющими светоотражающие наружные поверхности, при этом освещение осуществляют с помощью ламп, расположенных по центру корпуса между рядами ярусов емкостей.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве растений используют растения семейства "Рясковых" (Lemna).

3. Устройство для очистки воздушных выбросов и сточных вод животноводческих комплексов с использованием растений, содержащее емкости для выращивания растений, воздушный насос, систему трубопроводов для отвода загрязненного воздуха и сточных вод, элементы освещения, отличающееся тем, что емкости для выращивания растений расположены ярусами на стенках корпуса и имеют наклонные в сторону стенок корпуса днища со светоотражающими наружными поверхностями, причем элементы освещения выполнены в виде ламп, которые расположены по центру корпуса между рядами ярусов емкостей.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2