способ очистки воздушной среды животноводческих помещений

Формула изобретения

1. Способ очистки воздушной среды животноводческих помещений, включающий обработку воздуха озоном, отличающийся тем, что воздух, поступающий из животноводческого помещения, обрабатывают озоном, количество которого составляет от 0,2 до 10 мг на один кубический метр воздуха, затем обработанный воздух подают в теплицу или оранжерею, откуда его снова подают в животноводческое помещение.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что воздух после озонирования подвергают промывке водой, которую потом используют для подкормки растений.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам очистки воздушной среды, преимущественно сельскохозяйственных помещений (птичников и других) для выращивания животных. В частности изобретение может использоваться и в других случаях, например, в замкнутых системах жизнеобеспечения.

Известно, что воздух животноводческих помещений содержит значительное количество микрофлоры, а также газообразных веществ, образующихся в результате жизнедеятельности животных (птицы) - аммиак, сероводород, меркаптаны и углекислый газ. Наличие загрязняющих веществ влияет на продуктивность взрослой птицы и особенно молодняка, а наличие микрофлоры приводит к заболеваниям и даже гибели. Для улучшения условий содержания птицы воздух из животноводческих помещений вентиляторами выбрасывается наружу, а приточный воздух другими вентиляторами подается внутрь помещения. В холодное время года наружный воздух, перед подачей в помещение, подогревается. Например, на взрослую особь птицы (курица-несушка), по установленным нормам требуется 4-6 м³ воздуха в час. При одновременном содержании в птичнике, в среднем 15000-20000 голов, в него следует подавать 60000-120000 м³ свежего воздуха. Очевидно, что в зимний период требуется огромное количество энергии для подогрева приточного воздуха. Для уменьшения затрат энергии на подогрев приточного воздуха применяют частичную рециркуляцию воздуха. Но рециркулирующий воздух необходимо очистить от микрофлоры и газообразных примесей. Наиболее просто это удается сделать, обработав воздух озоном.

Известен способ обработки воздуха помещений с целью улучшения санитарно-гигиенического состояния путем обработки его озоном (а.с. СССР №883610 МКИ F 24 F 3/66). Озон эффективно уничтожает микрофлору, а также многие вредные вещества, в том числе аммиак, сероводород и другие. Продуктами реакции являются нейтральные соединения - обычно соли неорганических кислот, углекислый газ и пары воды. В таблице 1 представлены данные по составу воздуха птичники до и после обработки озоном.

Но обработанный таким образом воздух непригоден для подачи в животноводческое помещение из-за высокого содержания углекислого газа. Углекислый газ оказывает негативное влияние на развитие и продуктивность птицы, а избыток влаги в воздухе также нежелателен.

Наиболее эффективным способом удаления углекислого газа является преобразование его хлорофиллом растений в углеродные соединения и кислород, при этом происходит оздоровление воздуха помещений (патент РФ №2143922, МКИ А 61 L 9/00, БИ №1, 10.01.1998 г.). Для этого воздух, содержащий углекислый газ, пропускают через помещение, в котором находятся растения. Однако воздух непосредственно из животноводческого помещения нельзя подавать к растениям из-за содержащихся в нем агрессивных веществ. Наличие их губительно действует на растения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ очистки воздуха от производственных загрязнений, преимущественно на птицеводческих предприятиях, путем промывки его водными растворами солей (сульфаты и нитраты аммония и карбоната натрия и гидроокиси натрия) и озонированием циркулирующего воздуха перед каждой промывкой и удалением избыточного озона при помощи катализатора (а.с. СССР №659842, МКИ F 24 F 3/6).

Недостатком этого способа является его сложность: необходимы емкости, трубопроводы с запорной арматурой и насосы. Также требуется дополнительная энергия на проведение процесса очистки и утилизации отработанных растворов. Причем одним из самых дорогостоящих растворов при этом способе очистки является раствор гидроокиси натрия, необходимый для удаления из рециркулирующего воздуха углекислого газа.

Задачей предлагаемого изобретения является уменьшение энергопотребления на очистку воздушной среды животноводческих помещений и упрощение способа очистки.

В результате использования предлагаемого способа воздушная среда очищается озоном от аммиака, сероводорода и других вредных компонентов, а углекислый газ поглощается растениями и одновременно воздух перед подачей в животноводческое помещение насыщается кислородом.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в способе очистки воздушной среды животноводческих помещений, включающем обработку воздуха озоном, воздух, поступающий из животноводческого помещения, обрабатывают озоном количество которого составляет от 0,2 до 10 мг/м³ воздуха и затем обработанный воздух подают в теплицу или оранжерею, откуда его снова подают в животноводческое помещение.

Для более эффективной очистки воздуха, а также использования полезных веществ, содержащихся в нем, воздух после озонирования подвергают промывке водой, которую потом используют для подкормки растений.

Указанный способ может быть реализован в устройстве, представленном на чертеже.

Устройство для осуществления способа содержит помещение 1, разделенное на два яруса - верхний и нижний. В нижнем ярусе расположены клетки с птицей 2, а в верхнем ярусе - растения 6. Верхний и нижний ярусы соединены между собой воздуховодами 3. В центральном воздуховоде 3 установлен вентилятор 4 и озонатор 5. В верхнем ярусе расположены светильники 7.

Воздух из нижнего яруса помещения 1, где расположены клетки с птицей 2, по центральному воздуховоду 3 вентилятором 4 нагнетается в верхний ярус помещения 1, где расположены растения 6. При этом воздух обрабатывают озоном, вырабатываемом в озонаторе 5. Озон окисляет вредные вещества, превращая их в безвредные соли. Проходя через растения 6, воздух обогащается кислородом, а содержание углекислого газа и влаги в нем понижается. Остаточный озон, как нестойкое соединение, самопроизвольно превращается в кислород. Из верхнего яруса помещения 1 воздух по боковым воздуховодам 3 поступает в нижний ярус помещения 1. Здесь воздух используется птицей для дыхания и при этом содержание вредных веществ в нем возрастает, а кислорода - уменьшается. Далее процесс повторяется.

Растения 6 для теплицы или оранжереи должны быть подобраны таким образом, чтобы возможное избыточное содержание озона в воздухе не оказывало вредного воздействия на них. Это могут быть хвойные породы деревьев и кустарников, а также некоторые виды овощей, например огурцы, лук и некоторые другие или комбинации из тех и других. Эффективность очистки воздуха в предлагаемом способе зависит от количества содержащихся животных, дозы озона, подаваемой в воздуховод, а также суммарной площади листьев растений и их вида, температуры, влажности и освещенности. Однако система не может быть полностью замкнутой, поскольку требуется обеспечить подачу свежего воздуха для восполнения дефицита кислорода, расходуемого для поддержания жизнедеятельности животных.

Обработанный озоном воздух содержит минеральные вещества - соли неорганических кислот, в основном углекислой, серной и азотной, в виде аэрозоля. При промывке этого воздуха водой будет получен раствор, который может быть использован для подкормки растений.

Пример конкретного выполнения способа.

В помещении 1 в нижнем ярусе (птичнике) размещены клетки с птицей 2 и всем необходимым оборудованием для содержания животных - кормораздатчики, поилки, освещение и прочее; в верхнем ярусе (под крышей помещения 1, которая может быть выполнена из светопропускающего материала - стекло, поликарбонат и др.) расположены растения 6 в почвенных каналах, светильники 7 для дополнительного облучения растений, оборудование для полива и обогрева и т.д. Верхний и нижний ярусы помещения 1 соединены боковыми и центральными воздуховодами 3. В центральных воздуховодах 3 установлены вентиляторы 4, обеспечивающие циркуляцию воздуха между верхним и нижним ярусами помещения 1. Там же, в центральных воздуховодах 3, установлены озонаторы 5, вырабатывающие озон из кислорода, содержащегося в самом обрабатываемом воздухе. Этот озон реагирует с веществами, содержащимися в воздухе, поступающем из животноводческого помещения. В основном протекают следующие реакции:

4NH₃+2О₃+О₂=NH₄NO₃+Н₂О

H₂S+O₃=H₂O+SO₂

2NH₃+2О₃+Н₂О+SO₂=(NH₄)₂SO₄+2О₂

3СН₄+4O₃=3СO₂+6Н₂О

2С₈Н₇N+13О₃=16СO₂+7H₂О+N₂

C₁₅Н₃₂+13О₃=14СООН+СO₂+9Н₂О

6СООН+О₃=6СО₂+3H₂О

2NH₄+СO₂+Н₂О=(NH₄)₂СО₃

Кроме того, озон является сильным бактерицидным средством и поэтому содержание вредной микрофлоры в обрабатываемом воздухе снижается в десятки раз.

Обработанный озонатором 5 воздух поступает через центральные воздуховоды 3 в верхний ярус помещения 1, в котором расположены растения 6. Растения 6 поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Содержание влаги также уменьшается. Очищенный воздух по боковым воздуховодам 3 вновь поступает в нижний ярус помещения 1.

Обработанный озоном воздух можно промыть водой. Тогда содержащиеся в нем соли неорганических кислот в виде аэрозоля перейдут в раствор, который можно использовать для подкормки растений. Сам же воздух после такой промывки будет чище.

Применение предлагаемого способа очистки воздуха животноводческих помещений позволит значительно снизить затраты энергии, требуемой для подогрева приточного воздуха, улучшит экологическую обстановку в месте расположения животноводческого помещения и позволит получить дополнительную животноводческую продукцию за счет улучшения условий содержания животных.