Технологии, установки и системы управления для производства органических удобрений

удаления семянок от оси вращения ротора, им можно пренебречь при приближении скорости семянки к скорости потока воздуха (эффект Хаггеля, физико-меха-ническая сущность которого заключается в преобладании аэродинамической силы над силой трения);

при плотном движении семянок в потоке воздуха потерей кинетической энергии этого потока на трение

о стенки каналов можно пренебречь;

характер структурирования потока семянок - явление случайное, поэтому функции распределения динамических параметров семянок являются нормальными (гауссовыми) функциями;

величина относительной скорости семянок на выходе из канала распределена по нормальному закону.

Анализ износа рабочих лопаток и динамики движения семянок показал, что семянки имеют скачкообразный характер движения вдоль рабочей поверхности лопатки. В результате износу подвергаются отдельные участки с образованием периодически расположенных лунок трения. При длительной эксплуатации лопатки подвергаются полному износу, особенно их концевые участки, в области которых значительно возрастают скорости вылетающих семянок.

Таким образом, при расчете скорости движения семянки необходимо учитывать ускорение силы тяжести и аэродинамические силы, которые играют опреде-

ляющую роль в сложном движении семянок в каналах ЦБР.

ЛИТЕРАТУРА

1. Технология производства растительных масел и жиров / В.М. Копейковский, С.И. Данильчук, Г.И. Гарбузова и др.; Под ред.

B.М. Копейковского. -М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1982. -416 с.

2. Каталог. Машины, оборудование, приборы и средства автоматизации для перерабатывающих отраслей АПК. Т. II, ч. 2. Масло-жировая и эфиромасличная промышленность. - М.: Агро-НИИТЭИИТО, 1990. - 54 с.

3. Центробежная рушка / В.В. Деревенко, А.Г. Кривенко. Полезная модель № 4531. - Бюл. № 7,1997.

4. Деревенко В.В. Оптимальный энерготехнологический комплекс маслопрессового производства // МЖП. - 2001. - № 2. ~

C. 24-26.

5. Руководство по технологии получения и переработки растительных масел и жиров. Т. I, кн. 1 / Под ред. А.Г. Сергеева. - Л.: ВНИИЖ, 1975. -728 с.

6. Фролов Р.Н. Совершенствование процессов обрушивания семян подсолнечника с применением при подготовке инфракрасного облучения: Автореф. дис. ... канд. техн. наук / КубГТУ. -Краснодар, 2002. - 19 с.

7. Маеликов В.А. Технологическое оборудование производства растительных масел.-М.: Пищевая пром-сть, 1974.-440 с.

8. Деревенко В.В., Выродов И.П., Запорожченко С.Д. Влияние аэродинамических сил на характер движения семянок в центробежной рушке // Сб. материалов Всерос. науч.-практ. конф. «Технологическое обеспечение качествамашин и приборов».-Пенза: Пензен. гос. ун-т, 2004. - С. 33-34.

Кафедра процессов и аппаратов пищевых производств

Поступила 09.04.04 г.

661.115.2.002.2

ТЕХНОЛОГИИ, УСТАНОВКИ И СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ

ДЛ. ПИОТРОВСКИЙ, М.П. АСМАЕВ, А.Л. МОСКОВЕЦ

Кубанский государственный технологический университет

Первые хозяйства по искусственному разведению червей на отходах были созданы в 1940 г. в США. Червей разводили с целью получения наживки для рыбной ловли. В настоящее время в США разведением червей занимаются как отдельные фермеры, заинтересованные в ликвидации образующихся в процессе сельскохозяйственного производства растительных остатков и животноводческих отходов, так и целые фермы, специализирующиеся на утилизации промышленных отходов по запатентованной технологии. В США насчитывается около 1500 относительно крупных хозяйств по переработкеотхрдов методом вермикультуры и множество мелких. На основе этих хозяйств созданы фирмы, специализирующиеся по утилизации методом вермикультуры животноводческих, бытовых и промышленных отходов. Они продают биогумус, пользующийся большим спросом у овощеводов; червей, главным образом во вновь образующиеся хозяйства по вермикультивированию; предоставляют платные ус-

луги фермерам, занимающимся вермикомпостирова-нием. Часть червей идет на экспорт [1].

Во многих хозяйствах дело поставлено на промышленную основу: механизированы предварительная подготовка отходов, устройство из них гряд, отделение червей от компоста и другие операции [1].

На ферме «Саз Понтусуэро» (США) проведена селекционная работа, в результате которой выведен новый вид красного калифорнийского червя. В качестве корма для получения биогумуса использованы отходы бумаги, целлюлозы и древесины. На ферме разработана и выпущена в продажу установка по переработке отходов с помощью червей (Пат. США № 5076827 С05 F11/08) [1].

К недостаткам технологий и установок, применяемых на фермах США, молено отнести невозможность автоматического регулирования основных технологических параметров (температура, влажность, pH субстрата), отсутствие устройств для равномерного рыхления субстрата, а также малые размеры установок (объемом менее 1 м3) и, следовательно, малую производительность.

Вслед за США начали разводить красных калифорнийских червей на Филиппинах, где вермикультивиро-вание охватило большое число мелких сельскохозяйственных производителей. Червей выращивают в примитивных условиях на разного типа отходах. Их протеин используют в качестве добавки в пищу (мясной фарш, хлеб, гастрономические изделия) и на корм скоту. Вокруг этого производства возникли небольшие фирмы и объединения [1].

В Японии ведутся активные исследования в области переработки на компост с помощью красного калифорнийского червя отходов, трудно поддающихся утилизации. Это прежде всего отходы целлюлозо-бу-мажной промышленности. Также в Японии разработан способ содержания дождевых червей в углубленном бассейне, где в течение суток перерабатывается до 40 т различных отходов [1]. К недостаткам этой технологии можно отнести отсутствие средств регулирования температуры в бассейне, отсутствие аэрации и проблемы с рыхлением субстрата. Кроме того, следует отметить, что данная технология в основном ориентирована на переработку отходов не животноводческого происхождения, а отходов целлюлозо-бумажной промышленности и растительных ОТХОДОВ.-;,, , , , ;

Опыты по разведению червей проводят в Австралии в сельскохозяйственном институте Аделаиды. Здесь используют фиберглассовые лотки с перфорированным дном размером 2 х 1 х 0,5 м, заглубленные в почву. В лотки на слой керамзита (для дренажа) укладывают помет или овечий навоз, который заселяют червями. По мере переработки ими отходов добавляют новую порцию помета или навоза. Выход биомассы червей из 1 м~’ овечьего навоза составляет 75 кг, а с помета - 90 кг (Пат. Австралии № 2528792 С05 F17/02; пат. Австралии № 8443991 С05 F17/02) [1]. В связи с тем, что работы проводятся в основном в научных целях, практически отсутствуют механизация и автоматизация процесса, не предусмотрена также возможность регулирования его основными технологическими параметрами. \

В Европе новый метод получил наибольшее распространение в Италии с 1976 г., где ежегодно вырабатывают 15-25 тыс. т вермикомпоста. В Италию красный калифорнийский червь был завезен из США. Благодаря мягкому средиземноморскому климату эта технология получила в Италии широкое распространение среди фермеров.

Определенный опыт разведения червей существует в Великобритании. Здесь, в частности, ведутся работы с активным илом, накапливающимся на очистных сооружениях. При этом вермикомпостирование, как и классическое компостирование, рассматривается в качестве одного из способов быстрой переработки осадка на удобрения (Пат. Великобретании № 1023051 С01В)[1].

ы в Финляндии отходы подвергают предварительному разложению в специальных биореакторах, а затем заселяют коконами червей. По сравнению с традици-

онными методами вермикомпостирования, биореакторы ускоряют созревание компоста. В Финляндии сконструирована и запатентована установка для вермикомпостирования, представляющая собой цилиндрическую башню, составленную из 24 пластиковых поддонов диаметром 230 см, поставленных друг на друга. Их заполняют отходами и заселяют червями (Пат. Финляндии № 904583 С05Б; пат. Финляндии № 905204 С05Б; пат. Финляндии № -920064 С05Р) [1]. Эти устройства снабжены средствами механизации и автоматизации, однако они ориентированы на работу в закрытых помещениях с постоянной температурой, поэтому автоматическое регулирование данного параметра в них не предусмотрено. Кроме того, выгрузка биогумуса из биореакторов осуществляется через специальное закрывающееся окно в боковой части, что приводит к определенной доле ручного труда в технологическом процессе, чего можно было бы избежать.

Успешно развивается червеводство в Дании, где основным объектом переработки является навоз животных. По разработанной там технологии навозную жижу смешивают с твердыми отходами, заполняют ею лотки глубиной около 40 см и заселяют червями (1-2 кг на 1 м2 поверхности). При поддержании оптимальных для жизнедеятельности червей условий температуры и влажности через 3 мес они полностью перерабатывают отходы в удобрение (Пат. ЕПВ № 0498796 С05 Р17/00,17/02) [1]. Их отделяют от компоста с помощью специального устройства и используют в качестве кормовой добавки. Согласно расчету, с помощью вермикультуры можно организовать на площади 200 м2 переработку 50 т животноводческих отходов с получением 32 т компоста и 2 т дождевых или навозных червей [2].

В Венгрии для производства биогумуса организовано объединение «Биогумус», включающее более 50 хозяйств. Используются старые бетонированные площадки для силоса, в которых органику укладывают в штабеля высотой до 1,5 м и прикрывают соломой. На Ют органики вносят 1 млн червей или на 1 м2 органики - 30-40 тыс. червей. Добиваются, чтобы за 3 мес проходил процесс переработки, для чего влажность поддерживают на уровне 80%, а температуру -20-25°С.

При такой технологии из 2 кг навоза получается 1 кг биогумуса. Но если раньше в хозяйствах объединения вносили 40-50 т/га навоза, то сейчас для повышения урожайности достаточно 1,5-3 т/га биогумуса [1].

Технологии, применяемые в Венгрии и в Дании, внешне схожи и имеют общие недостатки, а именно: сезонность работ, низкий уровень механизации и автоматизации и, как следствие, большой объем ручного труда. Кроме того, одним из ключевых недостатков является отсутствие средств аэрации.

В Российской Федерации применяется следующая технология производства биогумуса. Чтобы любые органические субстраты стали пригодными для питания

червей, необходимо, чтобы они прошли процесс ферментации, Вначале органический субстрат, приготавливаемый для его переработки вермикультурой, тщательно перемешивают с предварительно измельченными целлюлозосодержащими добавками - соломой, стеблями кукурузы, подсолнечной шелухой, торфом и т. п. Размеры частиц органических добавок, усваиваемых червями, составляют не более 1 мм. Для обеспечения азрапии добавляется целлюлозный компонент, например солома, измельченный до более крупных размеров частиц (2-3 см). После перемешивания всех компонентов субстрат размещают в бурты высотой 60-80 см и шириной 1—1,5 м и увлажняют до 70-80%.

В процессе ферментации субстрата осуществляют регулярный контроль за изменением температуры знутри буртов, которая после их закладки постепенно гтовышается до 40-60°С, а через некоторое время снижается до температуры окружающей среды. Стабилизация температуры свидетельствует об окончании процесса ферментации и пригодности субстрата для кормления червей.

Перед заселением субстрата червями производится измерение значения параметра pH и влажности перерабатываемой массы, затем субстрат увлажняется до “0-80%, а значение pH доводится до нейтрального (6,8-7,2). После этого определяется пригодность субстрата для заселения его культурой червя. В нескольких местах бурта берут пробы по 3-5 кг каждая, помечают их в отдельные емкости и запускают по 50 взрослых червей. Там они содержатся при температуре i9-22°C в течение 2 сут, после чего червей отделяют от субстрата, подсчитывают и определяют их состояние. Если все черви остались живы и проявляют нормальную активность, то можно приступать к заселению субстрата вермикультурой. Подготовленный и спытанный базовый субстрат размещают слоем 15-20 см и шириной 1-2 м на подготовленную поверхность.

После размещения субстрата в бурты по поверхности равномерно расселяют червей вместе с компостом, в котором они ранее обитали. Это делается вруч-

- :-э, вилами с тупыми концами. После углубления

- ;рвей в. базовый субстрат на 1-2 см поверхность бур-

- з >-влажняется до 70-80%.

Внесение нового корма производится посредине секционного бурта (по ширине) шириной 70-80 см. стальная поверхность (20-30 см из расчета 1 м ши-: яны бурта) остается свободной от нового корма. Если ; -ечение суток вермикультура осваивает новый корм, его вносят по всей поверхности секционного бурта. >ту операцию в дальнейшем повторяют регулярно -:рзн раз в 7-10 дней, придерживаясь по возможности тзфика кормления. Перед внесением любого вновь гнготовленного корма его проверяют на «пробу пяти-*ЭСЯТИ червей» и только потом проводят подкормку

і етмикультуры.

В случае увеличения численности червей вдвое по сравнению с первоначальной, проводится их расселение, Для этого по всей длине бурта снимают половину (по ширине) червесодержащего слоя, переносят в свободные секции и равномерно расселяют по поверхности уложенного базового субстрата по описанной выше методике. На место изъятого слоя с червями вносят свежий корм для питания оставшихся червей. Такт образом, формируются два бурта с оптимальной плотностью вермикулътуры. В дальнейшем, при удвоении численности вермикультуры в обоих буртах, их снова делят пополам, заполняя новые секции, в результате чего происходит увеличение активной площади вермикультуры [3].

Выборка биогумуса осуществляется следующим образом. Черви, перерабатывая органическую массу бурта, постепенно передвигаются снизу вверх по уложенному слою субстрата. Поэтому перед отделением от биогумуса червей держат несколько дней впроголодь, а потом вносят очередной слой нового, хорошо подготовленного субстрата. Особенно привлекательны для червей яблочные и другие фруктовые отжимки. Через 5-6 дней 95-97% червей переходят в этот новый субстрат. Его снимают и переносят в новую секцию с учетом формирования оптимальной плотности вермикультуры. Оставшиеся 3-5% червей вынимать уже экономически нецелесообразно. Оставшийся биогумус вынимают из секций и транспортируют в место его дальнейшей обработки.

Очевидными недостатками данной технологии являются сезонность работы (в среднем производство осуществляется 5-6 мес в году) и большой объем ручного труда.

Известна установка, содержащая ограждение с находящимися внутри лотками, над которыми могут передвигаться тележки по направляющим. По краям ограждения этой установки для производства бжнумуса выполнены вертикальные каналы, в которых могут перемещаться тележки. Над первым вертикальным каналом на ограждении установлено устройство для приготовления субстрата, а над вторым вертикальным каналом — вибросито, связанное со сборниками для биогумуса и червей [4]. Недостатками подобной технологии являются отсутствие средств для аэрации и рыхления субстрата, а также невозможность поддержания в течение долгого времени оптимального температурного режима.

Установка для приготовления компостов, разработанная специалистами Воронежского сельскохозяйственного института им. И.Д. Глинки, содержит емкость, в которой установлен рабочий орган с возможностью продольного и поперечного перемещений. Рабочий орган выполнен в виде спиральных лопастей, установленных на полом перфорированном валу [5].

Недостатками данной установки являются невозможность поддержания оптимального температурного режима, а также наличие ручного труда при загрузке и выгрузке биогумуса или компоста из установки.

В заключение следует отметить, что все рассмотренные технологии и установки для производства биогумуса с помощью вермикультуры имеют схожие недостатки, а именно: большой объем ручного труда, невозможность поддержания оптимального температурного режима, отсутствие средств рыхления перерабатываемой массы. Эти факторы приводят к удорожанию себестоимости продукции, ухудшению ее качества, а также к сезонности работ по производству биогумуса и компоста.

ЛИТЕРАТУРА

1. Городний Н.М., Мельник И.А., Новхан М.Ф. Биоконверсия органических отходов в биодинамическом хозяйстве. - Киев:

Урожай» 1990.-350 с.

2. En nalv million I störte // Regnorme-nyt. - 1985. - № 2. -

P. 3.

3. Мельник И.А. Методические указания по разведению дождевых червей и получению органического удобрения «биогумус». - Ивано-Франковск: ИТ ЦНТИ, 1989. - 20 с.

4. A.c. 1703635 Al С05 ЕШ08. Установка для производства гумуса / В.Г. Попов, Д.В. Виноградов-ВЬлжинский, В.В. Федоров. - Опубл. в Б.И. - 1992.-№ 1.

5. A.c. 1595828 Al С05 F03/06. Установка для производства компостов / В.А. Гребцов, В.И. Гречкин. - Опубл. в Б.И. -1990. -№36.

Кафедра автоматизации производственных процессов

Поступила 12.03.04 г.