Технология переработки навоза применительно к молочным фермам модульного типа

МЕХАНИЗАЦИЯ f 'LRHI

И ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ

ЖИВОТНОВОДСТВА, 1

РАСТЕНИЕВОДСТВА шш\

УДК 631

ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ НАВОЗА ПРИМЕНИТЕЛЬНО К МОЛОЧНЫМ ФЕРМАМ МОДУЛЬНОГО ТИПА

© 2013 г. В.В. Мирошникова, А.М. Бондаренко

Предложена принципиально новая технология переработки навоза в высококачественные концентрированные органические удобрения на фермах крупного рогатого скота на примере сельскохозяйственного производственного кооператива-колхоза имени С.Г. Шаумяна Мясниковского района Ростовской области.

Ключевые слова: удобрение, навоз, ферма, гумус, плодородие, компост.

Essentially new technology of the manure processing into the high-quality concentrated organic fertilizers on the cattle farms is offered. This technology is tested in Shaumyan collective farm (agricultural production cooperative) from Myasnikovskyi district of the Rostov region.

Key words: fertilizer, manure, farm, humus, fertility, compost.

Проблема рационального использования навоза как удобрения при одновременном соблюдении требований защиты окружающей природы от загрязнений имеет важное народнохозяйственное значение. Эффективное решение данной проблемы предусматривает системный подход, включающий рассмотрение во взаимосвязи всех производственных операций: удаление навоза из помещений, его транспортирование, переработку, хранение и использование. Технологию и наиболее эффективные средства механизации для удаления и утилизации навоза следует выбирать с учетом вида и способа содержания животных, размеров ферм, производственных условий и почвенно-климатических факторов.

Разнообразие почвенно-климатичес-ких условий в ЮФО (только в Ростовской области имеется 6 природно-климатических зон) заставляет активизировать действие биологических законов и местных

сырьевых ресурсов. Действия, направленные на сохранение ландшафтов сельских территорий и формирование урожая сельскохозяйственных культур, сопровождаются затратами средств и труда и ориентированы на улучшение почвенного плодородия, увеличение объемов продукции животноводства и растениеводства.

Решающее влияние на повышение почвенного плодородия оказывают органические удобрения на основе биологических отходов животноводства, в составе которых имеются все питательные вещества, необходимые для роста растений.

В последние годы на юге России наметилась тенденция восстановления промышленного производства КРС в рамках реализации приоритетного национального проекта «Развитие АПК». Сельскохозяйственные предприятия, специализирующиеся на животноводстве, постоянно сталкиваются с проблемой переработки

навоза. Это требует продуманного подхода к переработке навоза и его использованию.

Концентрация больших объемов навоза на ограниченной территории с учетом многолетних накоплений создала опасные очаги загрязнения окружающей среды. Основной способ утилизации навоза - использование его в качестве органического удобрения. Правильное использование навоза является необходимой предпосылкой для интенсивного земледелия. Там, где сохраняется взаимосвязь между земледелием и животноводством, не происходит загрязнение почвы отходами животновод-

ства. Удобрительная ценность навоза КРС представлена в таблице 1 [1, 2].

При выращивании крупного рогатого скота на фермах скапливается большое количество навоза - продукта жизнедеятельности животных. В советское время весь этот навоз просто складывался в бурты, после того, как перегниёт - частично вывозился на поля. Коровий навоз - ценное удобрение. Однако он имеет и ряд недостатков: часто он бывает заражён гельминтами и прочими личинками насекомых, имеет большую массу, и далее 4-5 километров вывозить его на поля нерентабельно.

Таблица 1 - Удобрительная ценность навоза КРС

Вид навоза Влажность, % Содержание в 1 т, кг

органич. вещества N Р2 05 К2О

навоз КРС подстилочный 75 21 5,0 2,5 6,0

Навоз нуждается в переработке, потому что когда он гниёт в буртах, в атмосферу улетучивается 80% азота, так необходимого растениям в почве. А в почву вносят дорогостоящие азотные удобрения.

В Ростовской области в СПК-колхозе им. С.Г. Шаумяна Мясниковского района разработана, апробирована и внедрена тех-

нология переработки навоза в высококачественные органические удобрения на основе ускоренного микробиологического компостирования [3].

Общее поголовье фермы составляет 3470 голов. Выход навоза - около 114 т/сутки, или 23892 т/год (таблица 2). Общая площадь полей составляет более 2700 га.

Таблица 2 - Выход экскрементов КРС на МТФ колхоза им. С.Г. Шаумяна

Группа Количество Выход экскрементов на 1 голову, кг Влажность, Выход экскрементов

животных голов % т/сут т/год

Быки 370 40 86 14,8 3108

Коровы 1200 55 88,4 66,0 13860

Телята 1000 8,7 88,0 8,7 1827

Молодняк 900 27,0 86,7 24,3 5103

ВСЕГО 113,8 23892

"За 210 дней пребывания поголовья на МТФ

Уборка навоза из помещений осуществляется скребковыми транспортерами типа ТСН-3Б. Навоз подается в тракторный прицеп (масса загружаемого навоза до 6 т), затем транспортируется для дальнейшего хранения и накопления (рисунок 1) [4].

Исходя из системы содержания крупного рогатого скота (210 дней на МТФ и 150 дней в летних лагерях) в хозяйстве имеется

два участка накопления и хранения навоза. Первый (основной) - 4 навозохранилища в районе расположения МТФ и второй -в районе расположения летнего лагеря.

К осенне-зимнему пребыванию животных на ферме каждая из четырёх лагун (секций навозохранилища) опорожняется от навоза. Общая вместимость четырёх

3

секций навозохранилищ составляет около 72600 м .

а б

а - заполненное навозом; б - освобожденное от навоза Рисунок 1 - Общий вид навозохранилища МТФ

Навоз подвергается частично естественному обеззараживанию в процессе его длительного хранения. В агротехноло-гические периоды навоз грузится в транспортные средства, вывозится на поля и укладывается в кучи. Затем валкователем-разбра-сывателем распределяется по поверхности поля с дозой 60 т/га.

На МТФ в связи с принятыми технологиями содержания животных свежий навоз имеет влажность 86-88%, что констатирует его как пограничный между подстилочным и полужидким. При указанном диапазоне технологии его накопления и хранения аналогичны хранению подстилочного навоза (рисунок 2).

Анализ систем накопления и переработки навоза показывает, что они не имеют конечного решения: навозохранилища не имеют изоляции от попадания жидкой фазы навоза в грунтовые воды, отсутствуют решения по обеззараживанию навоза и производству из него высококачественных органических удобрений.

Отсутствие эффективных технологий и технических средств не позволяет использовать производимый навоз в качестве ценного органического удобрения, обеспечивающего улучшение плодородия почв и, как следствие, повышение урожайности выращиваемых сельскохозяйственных культур.

Количество подстилочного навоза во многом зависит от способов содержания животных. К наиболее распространенным

технологиям в Южном федеральном округе относится производство навоза на выгульных дворах, в стойлах при привязном содержании животных, в секциях с групповым их содержанием на глубокой подстилке.

Общий выход подстилочного навоза на выгульных площадках определяется выходом экскрементов, принимаемых в среднем 15% от суточного объема на голову скота, и расходом подстилочных материалов (с учетом остатков грубых кормов).

Основными недостатками указанной технологии являются высокая энергоемкость процесса, значительные затраты ГСМ, низкая эффективность использования удобрений.

Альтернативным способом полной переработки навоза КРС является получение из него высококачественного концентрированного органического удобрения (КОУ) на основе новейших достижений в области микоробиологии и генезиса почв -суперудобрения марки «Агровит-Кор», автором которого является кандидат биологических наук П.И. Короленко [3].

Принципиальную основу компоста составляют микроскопические системы центров почвообразования (ЦПО), придающие ему уникальные свойства. Микросистема ЦПО, входящая в основу удобрения «Агровит-Кор», представляет собой динамически равновесное полифункциональное

надмолекулярное гетерогенное образова- ние.

Рисунок 2 - Схема технологического процесса производства и использования органических удобрений на основе подстилочного и полужидкого навоза

Различные искусственные виды ЦПО, входящие в состав суперудобрений, попадая в почвенную среду или материнскую породу, начинают активно функционировать и тем самым мобилизуется потенциальное плодородие, при этом изменяются основные агротехнические, физико-химические параметры почвы (породы), при которых создаются оптимальные условия для жизнедеятельности растений, формируется оптимальный микробиоценоз [3, 4].

При помощи уникальных свойств компоста можно получать самую низкую по себестоимости сельхозпродукцию. Это обусловлено тем, что высокая активность искусственных ЦПО сохраняется в почвенной среде на протяжении нескольких лет (в лабораторных экспериментах с 1983 года и до настоящего времени, а в полевых

условия - уже пять лет). Именно это и служит гарантией высоких удобрительных и почвообразовательных качеств компоста впоследствии.

С учётом вышеизложенного разработана принципиально новая технология переработки навоза в высококачественные КОУ, которая предусматривает производство из навоза, производимого на МТФ, высококачественных концентрированных органических удобрений методом ускоренного компостирования. Данный метод предусматривает использование как навоза из навозохранилища, так и переработку свежего навоза из животноводческих помещений. Это значительно снизит нагрузку на навозохранилища и улучшит экологию за счет значительного уменьшения объемов его хранения.

Технологически процесс происходит следующим образом (рисунок 3).

I [(м л

ни VIУ

Ферма Ь :рс

Намп — Мил ока

*

М.нши 1К4 уСЬ-прГННО! I) Ч1Ч1МИ I Нр|1||||ММИ

По цч!

« шЛнШсн

♦_

Мсргчтшноиши' ( »_

Укладш 3-Й

и'Ц-рг |Ц Н

4 _

_Й_

1

> к.м.1кн 1-й П*1(р( (' Гц (1)14

к

I |>ИРИ1И>|К и [яцииИг N41 НИЦ-.М.'К1« НС

I1l4t.ll. Чгннг

!__

I I ГЛ 1.1 М.1 Я 1*11

* *

" I |>»11(1и)р|нр1ннаи№

С к. 111 1 гатиноМ припомни - 1 1—* Ннн-ГНИС №4 ВОЛЯ

1

На |ка.1Н4Л1(Н1п

Рисунок 3 - Технологическая схема процесса производства КОУ методом ускоренного компостирования на основе навоза КРС

Площадка с твердым покрытием оснащена системой подачи воздуха через воздуховоды. Воздуховоды располагаются по оси основания бурта. На площадку укладывается слой свежего навоза высотой до 50 см. На слой навоза равномерно наносится а-добавка дозой 40-50 кг/м3 перерабатываемого продукта. Указанная масса перемешивается самоходным ворошителем буртов с интервалом 12 часов. После первых двух перемешиваний на компостную смесь укладывается новый слой свежего навоза таким образом, чтобы общая высота

бурта не превышала 1,5 м. На сформированный бурт вносится дополнительно а-добавка в указанной выше дозе и далее производится операция перемешивания смеси с интервалом 12 часов в течение трёх суток.

При этом ширина бурта зависит от рабочей ширины самоходного ворошителя буртов (2,5 м). Длина бурта ограничивается наличием свободной площадки. Определяющим компонентом в процессе ускоренного компостирования является а-добавка, которая способствует ускорению процесса

компостирования: быстрый нагрев массы до 70 °С, благодаря чему навозная масса обеззараживается и уничтожаются семена сорной растительности. Для ускорения процесса биоферментации в навозный бурт периодически подается воздух, что обеспечивает повышение эффективности протекания аэробного процесса.

В связи с относительно упорядоченными процессами удаления навоза из технологических помещений и его хранением (закрыт доступ для сброса бытового мусора и т. д.), в технологическом процессе производства КОУ отсутствует наличие отделителя инородных включений.

Интенсивное перемешивание бурта с одновременной подачей воздуха обеспечивает полное его обеззараживание и полученное КОУ может использоваться в системах производства экологически чистой продукции.

По истечении трёх суток готовое КОУ подается на технологическую линию

р-ярвт*

для его гранулирования и фасовки. При выгрузке готового компоста часть бурта высотой 40-50 см целесообразно оставлять на месте и на него укладывать слой свежего навоза. Далее цикл повторяется.

КОУ можно гранулировать или в пылевидном состоянии подавать на фасовку. Готовый продукт (в гранулируемой или пылевидной формах) фасуется в тару массой 1 т и подается на склад готовой продукции или вносится на поле.

Полученные КОУ в пылевидной или гранулированной форме могут храниться в расфасованном виде (мешки массой от 35 до 1000 кг) и россыпью в буртах. Хранение производится в полузакрытых или закрытых помещениях, исключающих попадание влаги и солнечного света.

Принципиальная технологическая схема системы переработки навоза в концентрированное органическое удобрение в СПК-колхозе им. С.Г. Шаумяна представлена на рисунке 4.

ПН от фсрии

Н - навоз W < 86%; ПН - полужидкий навоз W > 86%; ТФ - твёрдая фракция;

ЖФ - жидкая фракция Рисунок 4 - Принципиальная технологическая схема переработки навоза

Согласно представленной схеме, навоз влажностью менее 86% от фермы подается на площадку ускоренного компостирования и формируется в бурты. Навоз W > 86% переходит в состав полу-

жидкого и может использоваться для производства КОУ только путем его подачи в бурты с остаточным количеством перемешанного компоста, имеющего влажность менее 70%. Остаточный компост на

начальном этапе формирования нового бурта выполняет роль влагопоглотителя.

Полученный компост поступает на гранулирование и окатывание гранул (при наличии гранулятора), после чего фасуется в тару. Часть компоста может поступать сразу на фасовку в пылевидной форме.

Основным технологическим параметром инновационного завода по производству КОУ является его производительность. Важную роль при этом играют размеры бурта и наличие технологической площадки.

Ширина бурта определяется технологическим параметром - рабочей шириной самоходного ворошителя буртов и составляет 2,5 м. Высота бурта - 1,5 м. Форма поперечного сечения бурта - треугольник. Длина бурта составляет 60 м (рисунки 5, 6).

С учётом хронометражных данных для агрегата МТЗ-82 + 2-ПТС-6 (грузоподъёмность 6 т) время цикла Тц = 29 мин. Тогда производительность агрегата Оагр = 12,4 т/ч. Производительность пере-буртовщика Опер = 400 т/ч.

1, 2, 3 - бурты навоза; 4, 5, 6 - каналы для подачи воздуха Рисунок 5 - Схема расположения буртов на участке ускоренного компостирования навоза

Рисунок 6 - Общий вид расположения буртов на участке компостирования

Операции

Выгрудо З-со бурте КОУ

_

Выфуэаа 2-ГО бурта КОУ

Выфула 1-го бурта КОУ

ГТеребуртоем 3 Го бурта с внесением о- добаа>и

,190т11НН

Перебурт оа>а 2-го бурта с внесением <ь добааки

да___

Перебуртоака 1-го бурта с внесением о- добавим

. щ щт

Доукладка 3-го бурта

Доу*лад«з 2-го бурта

Доукладха 1-го бурта

Перебуртома 3-го бурта с ю-добавки

Перебуртоака 2-го бурта с

I о- добавки Перебурт овка 1-го бурта с внесением а- добавки Укладка 3-го бурта И»0,5ы Л»г)_

У кладка 2-го бурта Ъ«0 ,5м

ГО

Ф О

ш -1 тз ш тз

I

о

I

ш <

1п

0

1

ш

Рисунок 7 - Циклограмма производства КОУ методом ускоренного компостирования

м ^

м о

со

На основе полученных данных построена циклограмма производства КОУ методом ускоренного компостирования (рисунок 7).

Из рисунка 7 видно, что время цикла на производство 1 бурта КОУ конечной

1 /

IV

: :

На реализацию •4-

;

массой 45 т составляет 5 дней. Время цикла на производство трёх буртов с конечной суммарной массой 135 т составляет 7 дней.

Схема завода по производству КОУ представлена на рисунке 8 [4].

_7— 4

I - участок ускоренного компостирования навоза и производства КОУ; II - участок накопления КОУ; III - участок расположения оборудования для гранулирования и фасовки КОУ; IV - участок для хранения КОУ; 1, 2, 3 - бурты навоза; 4, 5 - вентиляторные; 6 - бункер-приемник компонентов (БГК, V = 3,5 м3); 7 - ленточно-скребковые конвейеры (КЛС-1, Ь = 4 м); 8 - фасовочный аппарат (ФАП-15У); 9- бункер-накопитель гранул (БГК, V= 3,5 м3); 10 - гранулятор; 11 - окатыватель гранул (Од-070) Рисунок 8 - Схема завода по производству КОУ

Ускоренное компостирование может осуществляться без дорогостоящего специального оборудования на специально выделенных площадках под навесом в течение 5-7 дней. На этапе компостирования уничтожаются болезнетворная микрофлора, яйца гельминтов.

В процессе компостирования обеспечивается снижение влажности и удаление запаха, повышение плотности продукта до коэффициента 0,6-0,8.

Разработка и внедрение инновационной технологии переработки навоза КРС в концентрированные удобрения методом ускоренного компостирования повысит рентабельность: озимой пшеницы - 70,04%, ярового ячменя - 2,6%, подсолнечника -66,3%, кукурузы на зерно - 41,0%.

Основой высокой рентабельности производства зерновых культур с применением КОУ является активное воздействие находящихся в них центров почвообразования на продукционный слой почвы, которая способствует восстановлению и развитию множества необходимых форм жизни непосредственно в почве.

Таким образом, при помощи нового компоста решается одна из основных проблем сельского хозяйства - получение высоких урожаев на фоне бездефицитного баланса гумуса. Причем ежегодно возрастает содержание гумуса и улучшается аг-

рохимический фон почвы, создавая реальные предпосылки для восстановления плодородия почв и воспроизводства земельных ресурсов.

Литература

1. Бондаренко, А.М. Механизация процессов переработки навоза животноводческих предприятий в высококачественные органические удобрения: монография / А.М. Бондаренко, В.П. Забродин, В.Н. Ку-рочкин: - Зерноград: ФГОУ ВПО АЧГАА, 2010. - 184 с.

2. Бондаренко, А.М. Механико-технологические основы процессов производства и использования высококачественных органических удобрений: монография / А.М. Бондаренко. - Зерноград, 2001. -290 с.

3. Короленко, П.И. Суперудобрение органическое «Агровит-Кор»: технические условия ТУ 9291-001-40561837-98 / П.И. Короленко. - 1998. - 14 с.

4. Отчет о научно-исследовательской работе по договору № 309 от 11 июня 2012 г. «Переработка навоза крупного рогатого скота в высококачественные органические удобрения» СПК-колхоз им. С.Г. Шаумяна Мясниковского района Ростовской области / А.М. Бондаренко, А.Ф. Рева, В.В. Ми-рошникова. - Зерноград, 2012. - 113 с.

Сведения об авторах Мирошникова Валентина Викторовна - начальник научно-исследовательской части Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зерноград). Тел.: 8(86359) 43-8-97.

Бондаренко Анатолий Михайлович - проректор по научной работе, доктор технических наук, профессор кафедры Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зерноград). Тел.: 8(86359) 41-1-61.

Information about the authors Miroshnikova Valentina Viktorovna - chief of the Research department Azov-Black Sea State Agroengineering Academy (Zernograd). Phone: 8(86359) 43-8-97.

Bondarenko Anatolyi Mikhailovich - prorector of research work, Doctor of Technical Sciences, professor, chief of the Land management and natural resource accounts department, Azov-Black Sea State Agroengineering Academy (Zernograd). Phone: 8(86359) 41-1-61.