Результаты исследований потерь питательных веществ при биоконверсии подстилочного птичьего помета в биоферментационной установке камерного типа

и измерениям SCM 23-25 июля 2010, Санкт-Петербург, 2010, Т.2. С.28-34.

5. Попов В.Д., Спесивцев A.B., Сухопаров А.И. Формализация экспертных знаний в виде логико-лингвистических моделей. //Вестник российской академии сельскохозяйственных наук, 2014. №3. С.10-13.

УДК 631.95 P.A. УВАРОВ

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ПОТЕРЬ ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ ПРИ БИОКОНВЕРСИИ ПОДСТИЛОЧНОГО ПТИЧЬЕГО ПОМЕТА В БИОФЕРМЕНТАЦИОННОЙ УСТАНОВКЕ КАМЕРНОГО ТИПА

В статье представлены краткая характеристика развития отрасли птицеводства в Ленинградской области и перечислены наиболее адаптированные для условий Северо-Западного Федерального округа технологий утилизации помета;обоснована необходимость проведения экспериментальных исследований по переработке подстилочного помета методом био ферментации в установке камерного типа с целью уточнения значений потерь биогенов. Приведено описание опыта, схема экспериментальной установки и полученные результаты экспериментальных исследований.

Ключевые слова, подстилочный помет, утилизация, биоконверсия, потери питательных веществ, био ферментатор, органическое удобрение

R.A. UYAROY

RESEARCH RESULTS OF NUTRIENT LOSS DURING BEDDING POULTRY MANURE BIOCONVERSION IN CLOSED INSTALLATION

The article presents a brief description of poultry industry progress in Leningrad Region and poultry manure recycling technologies most adapted to the conditions of the North-West Federal District; the necessity of experimental studies on bedding poultry manure recycling by biofermentation in a closed installation with the aim to verify the values of nutrient loss is substantiated. The paper describes the experiment, the design of the experimental installation and the obtained results.

Keyword, bedding poultry manure, recycling, bioconversion, nutrient loss, biofermenter, organic fertilizer

За последние 15 лет птицеводство зарекомендовало себя самой стабильно развивающейся отраслью агропромышленного комплекса Ленинградской области. Начиная с 1999 года, общее поголовье птиц в регионе неуклонно растет. За 14 лет общее поголовье птицы в регионе увеличилось более чем на 123 % (рисунок 1) [1].

1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013

Год

Рис. 1. Гистограмма изменения поголовья птицы в Ленинградской области

Пропорционально динамике изменения поголовья птицы растет и количество производимого помета. За один только 2012 год общий выход помета составил 1,13 млн. т [2].

Птицеводству Ленинградской области свойственна высокая концентрация производства в отдельных районах. На сегодняшний день в области насчитывается 14 крупных птицеводческих комплексах, расположенных в пяти районах, причем на долю Кировского района (птицефабрики «Синявинская» и «Северная») приходится до 65 % от общего поголовья птицы в регионе[1].

Увеличение концентрации производства и, как следствие, увеличение объемов выхода помета, при выборе технологии утилизации помета заставляет, прежде всего, ориентироваться на интенсивность процесса биоконверсии.

В рамках работы отдела инженерной экологии ИАЭП были выделены наиболее адаптированные для условий Северо-Западного Федерального округа технологии утилизации помета [3, 4, 5, 6, 7]:

• Технология переработки методом длительного выдерживания.

• Технология переработки методом пассивного компостирования в буртах.

• Технология переработки методом активного компостирования в буртах.

• Технология переработки методом биоферментации в установках камерного типа.

• Технология переработки методом биоферментации в установках барабанного типа.

• Технология термической сушки с возможной грануляцией.

• Технология вакуумной сушки с возможной грануляцией.

• Технология анаэробной обработки с генерацией электричества и тепла.

Перечисленные технологии были проанализированы по семи критериям: удельные капитальные и удельные эксплуатационные затраты на внедрение и эксплуатацию конкретной технологии, потери азота, фосфора, калия, а также длительность протекания процесса.

Одной из наиболее перспективных технологий утилизации помета зарекомендовала себя технология переработки методом биоферментации в установках камерного типа. Основным критерием для выбора в качестве объекта исследований потерь питательных веществ при биоконверсии подстилочного птичьего помета в биоферментационных установках камерного типа послужила апробация данной технологии на птицеводческих хозяйствах СЗФО. В частности, технология утилизации подстилочного помета в биоферментационных установках легла в основу технологии производства органических удобрений из помета на птицефабрике «Оредеж» Ленинградской области.

Роль основного рабочего органа в технологии биоконверсии помета в биоферментационных установках камерного типаиграет закрытая камера, оснащенная системой принудительной подачи воздуха в ферментируемую смесь. Основоположником применения данной технологии в России является авторский коллектив ГНУ ВНИИМЗ, возглавляемый академиком РАН, заслуженным деятелем науки РФ Н.Г. Ковалевым [8]. За разработку научно обоснованной технологии биопереработки органического сырья на предприятиях АПК, позволяющей получать компост многоцелевого назначения, данный научный коллектив в 2001 году был удостоен Государственной премии РФ в области науки и техники.

Важным фактором для необходимости оценки потерь питательных веществ служит то, что потери биогенов, в силу особенностей эксплуатации камерных биоферментаторов, приводят к выбросам в окружающую среду, что негативно сказывается на экологической безопасности птицеводческих предприятий.

С учетом того, что данные по потерям питательных веществ были взяты на основе литературного анализа и существенно разнились, а иногда и противоречили друг другу, в отделе инженерной экологии сельскохозяйственного производства ИАЭП было принято решение провести исследования по определению потерь питательных веществ при технологии био ферментации подстилочного помета в установках камерного типа. В качестве

142

исследуемых веществ были приняты общий азот (ТчГ) и азотные соединения: в виде аммиака (№[4) и нитратных соединений (N03), а также общий фосфор (Р) и общий калий (К). Опыты проводились в 2014 в лаборатории ИАЭП с трехкратной повторностью. В качестве исходного сырья выступил подстилочный птичий помет с птицефабрики «Русско-Высоцкая». Схема лабораторной установки представлена на рисунке 2.

в

7

1 2

Рис. 2. Схема лабораторной установки: 1 - камера биоферментатора, 2 - съемная крышка, 3 - перфорированная пластина, 4 - перфорированная зигзагообразная труба, 5 - патрубок воздушного компрессора, 6 - заглушки, 7 - отверстия для замера температуры

и содержания кислорода

Последовательность процесса получения органического удобрения путем переработки подстилочного помета методом биоферментации в установке камерного типа можно разбить на ряд стадий:

• Стадия подготовительных работ (определение физико-химического состава исходного помета, доведение до рабочих параметров смеси, загрузка смеси в биоферментационную установку, начало регулируемой аэрации).

• Стадия биоферментации (аэробная биоферментация смеси, получение удобрения, выгрузка удобрения из ферментационной установки).

• Стадия заключительных работ (доведения удобрения до товарных характеристик (прогон через вибросито), фасовка и затаривание удобрения).

• Стадия складирования готового органического удобрения (1 месяц).

В качестве контролируемых параметров были приняты влажность смеси, ее температура и кислотность, а так же соотношение углерода к азоту в исходной смеси. В качестве исследуемых - масса смеси и содержание в ней общего, нитратного и аммонийного азота, а также общего фосфора и калия.

В опыте использовалось современное оборудование: такое как весы МИДЛ МП 300 ВДА Ф-3 50/100, рН-метр-ионометр ЭКСПЕРТ-001, спектрофотометр ПЭ-5400В и весы лабораторные ВТЛ-500. Использование данных приборов позволило с высокой точностью определить исследуемые параметры.

Изменение массы и содержания биогенов на стадиях производственного цикла процесса получения органического удобрения путем переработки подстилочного помета методом био ферментации в установке камерного типа представлены в табл. 1.

Таблица 1

Изменение массы и содержания биогенов на стадиях производственного

цикла, %

Стадия биоферментации Стадия заключительных работ Стадия складирования

Изменение массы -13,8...-10,7 -6,0...-3,6 -4,0...-1,8

Изменение содержания аммиака (N114) +15,9...+18,3 -12,8...-10,4 -37,0...-34,6

Изменение содержания нитратных соединений (N03) -6,3...-3,9 +105,9...+110,7 +26,2...+30,8

Изменение содержания общего азота (1М) -14,1...-11,7 -4,0...-1,6 -2,7...-0,3

Изменение содержания общего фосфора (Р) -1,4...+1,0 -1,8...+0,6 -0,8...+1,6

Изменение содержания общего калия (К) -1,3...+1,1 -1,4...+1,0 -0,7...+1,7

При анализе полученных данных использовались метод статистического анализа [9]. Потеря массы на стадиях производственного цикла процесса получения органического удобрения путем переработки подстилочного помета методом биоферментации в установке камерного типа, включающих в себя складирование готового продукта в течение одного месяца обусловлена распадом органического вещества и изменением влажности смеси в процессе биоферментации. Высокие потери аммиака и резкое увеличение содержание нитратных соединений в готовом органическом удобрении может быть обусловлено начавшимся процессом нитрификации азота.

Проведенные исследования позволили выявить потери питательных веществ при биоконверсии подстилочного птичьего помета в биоферментационной установке камерного типа. Итоговые изменения в процессе биоконверсии относительно исходной смеси составили:

• Масса - потеря 15,5...22,2 %.

• Аммиак - потеря 30,7...36,3 %.

• Нитратный азот - увеличение на 143,5...164,8%.

• Общий азот - потеря 13,4... 19,8 %.

• Общий фосфор - изменение содержания -3,9...+3,2 %.

• Общий калий - изменение содержания -3,4...+3,8 %.

Полученные в ходе экспериментальных исследований данные в

дальнейшем могут быть использованы для оценки кандидатов в наилучшие доступные технологий (НДТ) утилизации куриного помета, и последующего формирования справочников по НДТ.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Центральная база статистических данных Федеральной службы государственной статистики [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.gks. ru/wps/wcm/connect/rosstat_main/rosstat/ru/ statistics/enterprise/economy/index.html

2. Брюханов А.Ю., Шалавина Е.В., Васильев Э.В. Методика укрупненной оценки суточного и годового выхода навоза/помета. Молочнохозяйственный вестник [Электронный ресурс]: электронный период, теорет. и науч.-практ. журнал / ред. A.J1. Бирюков; ФГБОУ ВПО ВГМХА имени Н. В. Верещагина. Вологда-Молочное. 2014. №1 (13) С. 78-85. Режим доступа: http ://molochnoe. ru/i ournal/ sites/molochnoe.ru.iournal/files/irnl publication/131-book-v5.pdf. (дата обращения 12.03.2015).

3. Уваров P.A., Слободянюк П. А. Анализ интенсивных технологий переработки навоза, помета // Перспективы инновационного развития агропромышленного комплекса и сельских территорий. Санкт-Петербург. 2014. С.52-53.

4. Субботин И. А., Брюханов А.Ю. Выбор технологии утилизации навоза/помета на основе критериев наилучших доступных технологий для хозяйств Северо-Западного региона России // Международный агроэкологический форум. 2013. С.46-51

5. Слободянюк П.А., Уваров Р.А.Использование компьютерного моделирования оптимизации распределения площадей для внесения

органических удобрений// Проблемы механизации агрохимического обслуживания сельского хозяйства. 2014. - №6. С. 139-142.

6. Брюханов А.Ю. Повышение эффективности использования навоза путем автоматизированного проектирования вариантов технологии приготовления органических удобрений и их внесения в почву: дне. канд. техн. наук. Санкт-Петербург. 2009. С. 193.

7. Брюханов А.Ю., Волков А.Н. Эколого-экономическая оценка технологий приготовления органических удобрений из навоза и помета // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. Сборник научных трудов. Санкт-Петербург. 2009. С. 166-170.

8. Патент РФ №9710110/13, 10.06.1998. Ковалев Н.Г., Малинин Б.М, Туманов И.П. Способ приготовления компоста многоцелевого назначение. Патент России №2112764. 1997.

9. Валге A.M. Обработка данных в EXCELe на примерах: метод, пособие. Санкт-Петербург Тярлево. 2010. С.95.

УДК 631.22

И.Е. ПЛАКСИН; A.B. ТРИФАНОВ, канд. техн. наук

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ПАРАМЕТРОВ МИКРОКЛИМАТА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МОДУЛЯ ДЛЯ ОТКОРМА ПОРОСЯТ

Рассмотрено состояние микроклимата содержания свиней на малых свинофермах; представлены результаты опытно производственной проверки параметров микроклимата технологического модуля для откорма поросят; проведено сравнение полученных показателей, таких как температура и влажность воздуха, а также содержание в нем аммиака, сероводорода, углекислого газа, с предельными значениями допустимой концентрации.