Техническое обеспечение инновационных технологий производства органических компостов на основе отходов животноводства

УДК 631.333.92

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ИННОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОИЗВОДСТВА ОРГАНИЧЕСКИХ КОМПОСТОВ НА ОСНОВЕ ОТХОДОВ ЖИВОТНОВОДСТВА

Ирина Владимировна Кокунова, к. техн. н., доцент Евгений Геннадьевич Котов, магистрант Дмитрий Николаевич Решетов, магистрант

ФГБОУ ВО «Великолукская государственная сельскохозяйственная академия», Россия, г. Великие Луки

В статье представлены результаты изучения особенностей производства органических компостов на основе отходов животноводства по традиционным и инновационным технологиям, рассмотрены положительные и отрицательные моменты, возникающие при их реализации. Отмечена важная роль рециклинга отходов производственной деятельности сельскохозяйственных предприятий и их дальнейшее эффективное использование в различных направлениях: в земледелии, животноводстве, цветоводстве, городском озеленении.

Компостирование является биотермическим процессом, в результате которого происходит минерализация и гумификация органических веществ. В результате протекающих химических реакций осуществляется выделение диоксида углерода и воды, а органические компоненты смесей нагреваются до 60-65 оС. Это оказывает губительное действие на возбудителей болезней и семена сорной растительности. Однако технические средства, применяемые для реализации традиционной технологии приготовления компостов, не обеспечивают качественного перемешивания составных частей компонентов смесей и не создают необходимых условий для поступления кислорода во все зоны компостных буртов. Это приводит к затягиванию сроков созревания компостов и получению удобрений невысокого качества.

Проведенный анализ современных технических средств, применяемых для производства органических компостов на основе отходов животноводства, показал, что модельный ряд таких машин очень разнообразен. Они отличаются друг от друга не только конструктивными особенностями основных узлов и механизмов, но и производительностью, качеством выполнения технологического процесса, энергоемкостью и ценой. Выбор машин для конкретных условий хозяйствования зависит, прежде всего, от необходимых объемов производства органических удобрений, от финансовых возможностей предприятия, природно-климатических условий региона.

Ключевые слова: рециклинг отходов животноводства, органические компосты, аэробное компостирование, ворошители компостов.

Введение

Утилизация отходов сельскохозяйственного производства, их рециклинг и дальнейшее эффективное использование являются в настоящее время актуальными задачами не только для Российской Федерации,

но и для многих стран мира. Навоз, птичий помет, корневые и пожнивные остатки сельскохозяйственных культур, отходы пищевых и лесозаготовительных производств являются к тому же энергонесущими субстанциями, которые можно повторно

использовать в земледелии, животноводстве, цветоводстве, городском озеленении и в других областях.

Одним из наиболее широко применяемых в сельском хозяйстве способов утилизации отходов животноводства является их компостирование. Компонентами компостных смесей могут служить различные органические составляющие: отходы деревоперерабатывающих предприятий, пищевых производств, солома, сапропель, торф и другие [1, 3].

Компостирование является биотермическим процессом, в результате которого происходит минерализация и гумификация органических компонентов компостных смесей. Процесс протекает в аэробных условиях под воздействием разнообразных микроорганизмов, в основном термофильных. В результате протекающих химических реакций происходит выделение диоксида углерода и воды, а органические компоненты смесей нагреваются до 60-65 оС. Это оказывает губительное действие на личинок и куколок мух, яйца гельминтов, болезнетворные неспорообразующие микроорганизмы и семена сорняков. Происходит также стабилизация соотношения углерода к азоту С:К в значениях 25-30:1 [6]. В настоящее время компостирование считается наиболее экологичной и экономичной технологией утилизации отходов животноводства и птицеводства с целью получения на их основе органических удобрений хорошего качества.

Материал и методы

Наиболее широко в сельскохозяйственных предприятиях осу-

ществляется производство органических компостов на торфяной основе с добавлением различных видов навоза. Для компостирования пригодны все виды торфа, влажность которых не превышает 60% [2]. В этом случае торф выступает в роли поглотителя влаги и аммиака. Без компостирования торф очень медленно разлагается, а при компостировании с навозом устраняется его излишняя кислотность и создаются благоприятные условия для активизации биологических процессов, благодаря которым увеличивается количество подвижного, доступного растениям азота.

Основой процесса компостирования является взаимодействие между органическими компонентами компостных смесей, микроорганизмами, влагой и кислородом. В процессе компостирования могут принимать участие около 2000 видов различных бактерий и более 50 вид о в грибов [6]. Микробиологическая активность процесса возрастает при достижении в компостной смеси необходимого уровня содержания влаги и концентрации кислорода. Используя органический субстрат как источник питания, микроорганизмы в компостных буртах активно размножаются, выделяя при этом определенные метаболиты и энергию. Часть этой энергии используется в метаболических процессах, а оставшаяся энергия выделяется в виде тепла.

В промышленных масштабах формируемые компостные бурты могут иметь длину до нескольких десятков метров, ширину - 3-4 м, высоту - 1,5-2 м. Такие размеры буртов обеспечивают активизацию в

них микробиологических процессов и быстрое разогревание компостируемой массы. Продолжительность процесса компостирования зависит, прежде всего, от состава компонентов компостных смесей, их консистенции и складывающихся в данный период погодных условий.

Традиционно при производстве органических компостов на основе навоза в сельскохозяйственных предприятиях использовались экскаваторы-погрузчики типа ПЭ-0,8Б или фронтально-перекидные погрузчики ПФП-1,2. Однако указанные технические средства не обеспечивали качественного перемешивания составных частей компонентов смесей и не создавали необходимых условий для поступления кислорода во все зоны компостных буртов. Это приводило к затягиванию сроков созревания компостов, а удобрения получались более низкого качества, так как из-за больших размеров компостных буртов в них нарушались процессы аэрации и замедлялись микробиологические процессы [4].

Таким образом, традиционная технология производства органических компостов на основе отходов

Рисунок 1 - Самоходный ворошитель компоста БЛСКИШ 6.65

животноводства не является интенсивной. Процесс компостирования занимает много времени и дает конечный продукт не слишком высокого качества. Поэтому в некоторых случаях, для улучшения аэрации компостных буртов, в их основание укладывались различные природные аэраторы: ветки деревьев и кустарников, толстые стебли подсолнечника, кукурузы и др.

Результаты и обсуждение

Современные инновационные технологии приготовления органических компостов основаны на применении технических средств нового п околения - ворошителей компостных буртов (рисунок 1) и ворошителей-погрузчиков (рисунок 2). Машины второго типа способны не только перемешивать компостные бурты, насыщая их кислородом, но и п р о в одить погрузку уже готовых органических удобрений в транспортные средства.

Ворошители компостов не так давно появились на мировом рынке сельскохозяйственной техники, но уже сегодня существует большое число разнообразных успешных моделей.

Рисунок 2 - Самоходный ворошитель-погрузчик АМКОДОР-37

Общими чертами этих машин являются рама арочного типа и активный рабочий орган - вороши-тельный барабан.

По способу агрегатирования ворошители компостных буртов можно разделить на самоходные и тракторные (прицепные и полунавесные). Самоходные ворошители в основном предназначены для использования в крупных сельскохозяйственных предприятиях. Для них характерна высокая производительность (до 6500 м /ч). Яркими представителями самоходной группы ворошителей является линейка машин немецкой фирмы ВАСКНШ (рисунок 1). Большинство самоходных ворошителей оснащены гусеничным движителем, но есть и колесные модели. Прицепные (рисунок 3) и полунавесные (рисунок 4) машины чаще всего применяются в небольших хозяйствах и имеют невысокую производительность

"5

(до 900 м /ч). Привод рабочих органов таких машин осуществляется от вала отбора мощности трактора.

По количеству рабочих органов (ворошительных барабанов) аэраторы-смесители компостных буртов могут быть однобарабанны-ми (к этой группе относится большинство технических средств) и двухбарабанными [5]. Ворошитель-ные барабаны первых моделей машин оснащались в основном шнеко-вой навивкой, расходящейся от центра к краям. Перо такой навивки может быть выполнено гладким, зигзагообразным или иметь зазубрины по краям, а также может оснащаться дополнительными накладными элементами (рисунок 5). На рисунке 6 представлен ворошитель-ный барабан, на котором собственно перо шнека отсутствует, его заменяют одиночные лопатки, закрепленные по спирали. Такая конструкция ворошительного барабана получила широкое распространение из-за меньшей металлоемкости изделия.

Оригинальным конструктив-н ым решением отличаются вороши-тельные барабаны аэраторов-см е сителей китайских производителей.

Рисунок 3 - Прицепной ворошитель компоста УК 3000

Рисунок 4 - Полунавесной ворошитель компоста GK 3000

Рисунок 5 - Ворошительный барабан со шнековой навивкой и накладными лопатками

Они оснащаются Г-образными изогнутыми лопастями (рисунок 7), которые характеризуются лучшей проникающей способностью в обрабатываемую органическую массу. Кроме того, такая конструкция во-рошительных барабанов способствует снижению нагрузки на их подшипниковые узлы.

Высокопроизводительные самоходные ворошители компостов оснащаются активными рабочими органами более сложной конструкции. Ворошительные барабаны таких машин выполняются обычно комбинированными (рисунок 8). Они оснащаются по краям шнековой навивкой с зигзагообразным пером и зубчатыми лопастями по центру барабана. Такие рабочие органы обеспечивают высокую интенсивность перемешивания компонентов смесей и измельчение компостируемой массы, однако они сложны в изготовлении и более металлоемки._

Рисунок 7 - Ворошительный барабан с Г-образными лопастями

Рисунок 6 - Ворошительный барабан с одиночными лопатками

Некоторые ворошители компостных буртов могут оснащаться опционным оборудованием для увлажнения компостируемой массы водой (рисунок 4) или для внесения бактериальных препаратов с целью активизации микробиологических процессов. Такие машины дополнительно оснащаются комплектом гидравлического оборудования, включающим емкость для жидкости, насос-дозатор, регулятор давления, предохранительные устройства, систему трубопроводов и распыляющие форсунки.

Выводы

Проведенный анализ современных технических средств, применяемых для производства органических компостов на основе отходов животноводства, показал, что модельный ряд таких машин очень разнообразен.

Рисунок 8 - Комбинированный барабан самоходных ворошителей

ИЗВЕСТИЯ ВЕЛИКОЛУКСКОИ ГСХА

2018 №4

Они отличаются друг от друга не только конструктивными особенностями основных узлов и механизмов, но и производительностью, качеством выполнения технологического процесса, энергоемкостью, ценой, возможностью размещения дополнительного оборудования для внесения воды или бактериальных препаратов. Выбор машин для конкретных условий хозяйствования зависит, прежде всего, от объемов производства органических удобрений, финансовых возможностей предприятия, природно-климатических условий региона.

Компосты, производимые с применением аэраторов-смесителей, характеризуются не только лучшей минерализацией органической суб-

станции, но и изменением физико-механических свойств компонентов смесей. Получаемые удобрения обладают хорошей сыпучестью, что дает возможность вносить их не только поверхностным способом с помощью широко применяемых кузовных разбрасывателей, но и внутрипочвенно, например, с помощью картофелесажалок компании Grimme, оснащенных опционной системой для внесения органических удобрений CompoStar. Кроме того, проведенные исследования позволяют наметить дальнейшие направления по совершенствованию рабочих органов машин и оборудования для производства органических удобрений высокого качества.

Библиографический список

1. Аржанкова Ю.В. Промышленное животноводство на территории водосборного бассейна Западной Двины Российской Федерации / Ю.В. Аржанкова // Известия Великолукской государственной сельскохозяйственной академии. - 2017. - №1. - С.2-11.

2. Ковалев Н.Г. Традиционные органические удобрения и КМН на мелиоративных почвах Нечерноземья / Н.Г. Ковалев, Б.М. Малинин, И.Н. Барановский. - Тверь: ЧуДо, 2003. -160 с.

3. Кокунова И.В. Производство качественных компостов на основе отходов животноводства / И.В. Кокунова, Е.Г. Котов // День Балтийского моря: сб. материалов XIX Между-нар. экологического форума. - СПб.: Изд-во ООО «Свое издательство», 2018. - С.11-114.

4. Кокунова И.В. Технология производства органических компостов с применением аэраторов-смесителей / И.В. Кокунова, Е.Г. Котов // Известия Великолукской государственной сельскохозяйственной академии. - 2018. - №1. - С.34-37.

5. Котов Е.Г. Разработка классификации технических средств для производства органических компостов / Е.Г. Котов, И.В. Кокунова, В.А. Ружьев // Роль молодых ученых в решении актуальных задач АПК: сб. науч. тр. Междунар. науч.-практ. конф. - СПб.-Пушкин: СПб ГАУ, 2018.

6. Сидоренко О.Д. Биологические технологии утилизации отходов животноводства / О.Д. Сидоренко, Е В. Черданцев. - М.: Изд-во МСХА, 2001. - 75 с.

E-mail: i.kokunova@yandex.ru

182112, Псковская область, г. Великие Луки, пр. Ленина, д. 2, ФГБОУ ВО Великолукская ГСХА

Тел.(81153) 7-16-22