CC BY
154
УДК 637.311
ПРИГОТОВЛЕНИЕ КОМПОСТА ИЗ ОТХОДОВ ДЕРЕВООБРАБОТКИ И НАВОЗА КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА
сор
Ю.А. СЕРГЕЕВ, кандидат технических наук, профес-
■)
Бурятская ГСХА Тел.: 8(3012)442752
т
Резюме. В статье рассмотрены вопросы приготовления компостов на основе навоза и древесных отходов. Представлена динамическая модель процесса компостирования, определены параметры его течения, разработана технология приготовления компостов.
Внесение компоста в почву увеличивает содержание гумуса пахотном и подпахотном слоях, повышает долю гу-миновых кислот и снижает содержание нерастворимого углерода до 40.. .46,5 %.
Ключевые слова: почва, плодородие, гумус, удобрение, навоз, отходы деревообработки, компост, технологический процесс, динамическая модель, биотермический процесс, компостирование смеси, тепловыделение, бурт.
Республика Бурятия расположена на юге Сибири. Площадь пашни в Республике составляют 635 тыс. га, она отличается низкой и неустойчивой продуктивностью. Почвы пахотных земель в основном каштановые супесчаные или легкосуглинистые с содержанием гумуса 0,8...3,0 % с нейтральной реакцией среды. Более 80 % пашни Республики расположено на территории особо охраняемой Байкальской природной зоны.
Один из основных путей повышения плодородия почвы и увеличения урожайности сельскохозяйственных культур в зоне бассейна озера Байкал с учетом ограниченного применения минеральных удобрений — использование органических удобрений и компостов из местных отходов [1].
По данным Госкомэкологии РБ в последние годы внесение минеральных удобрений на территории Байкальского региона сократилось до 3 кг/га, традиционных органических — до 0,1...0,2 т/га. Это в 25...30 раз меньше того, что необходимо для воспроизводства почвенного плодородия в регионе. В результате наблюдается дегумификация, ухудшение агрофизических и агрохимических свойств, снижение биологической активности и плодородия почвы [2].
Перспективное сырье для изготовления компоста в Республике Бурятия — отходы деревообрабатывающей промышленности, которых накопилось более
30 млн т, из них около 10 % подвергается утилизации.
Установлено, что при компостировании навоза крупного рогатого скота с отходами деревообработки получается органоминеральное удобрение, которое способствует обогащению почвы не только элементами питания, но и микрофлорой, стабилизирует биологическую активность почвы, улучшает ее агрофизические и агрохимические свойства.
Учитывая сложность технологического процесса приготовления компоста из навоза сельскохозяйственных животных и отходов деревообработки со многими входными воздействиями, изменяющимися случайным образом во времени (рис. 1), при создании математической модели удобнее оптимизировать его параметры по каждой технологической линии, представленной в целом процессе. То есть нужна модель, которая дает возможность при сохранении основы дополнять ее отдельными блоками по мере выявления различных факторов, влияющих на конечный выходной параметр.
При построении динамической модели компостирования органических материалов мы приняли 2 допу-
> 9 ¥ 1 Г {С
Х2
1 » І
» у” 1
гис. 1. динамическая модель процесса коміюсгирования органического удоорении: опе-
ратор блока биотермических превращений; ]У2 — оператор блока теплообмена; Х1ГХ2,АТ — входные параметры, которые зависят от вина и состояния компонентов; д — удельное тепловыделение; I — температура разогрева смеси; У,,У2,..., У„ — выходные параметры компоста (содержание, азота, фосфора и калия, органических веществ, кислотности и др.);/(У — возмущающие воздействия, зависящие от природно-климатических условий.
щения:
концентрация органических материалов смеси, влажность, соотношение углерода к азоту, аэрация, габаритные размеры бурта по поперечному и продольному сечениям постоянны;
изменения параметров окружающей среды в период компостирования незначительны.
С учетом этих дополнений математическая модель биотермического процесса будет иметь вид:
СІТ.............
(1)
(к
<к
= 0“-а*)7’;
=т д,Т-У-У\
— =т?0Т-М + М. (к н
(2)
(3)
59
Таблица 1. Результаты химического анализа компоста с различным соотношением навоза и опилок.
Соотношение навоза:опилки рНвод Органическое вещество, % Азот, % Фосфор, % Калий,% С:Ы
1:1,50 7,41 38,0 1,86 0,58 0,58 18:1
1:1,25 7,42 35,1 1,91 0,85 0,80 17:1
1:1,00 7,45 32,6 1,90 0,82 0,72 16:1
1:0,75 7,49 29,5 2,13 0,95 0,65 14:1
где Т, 8, Р— соответсвенно концентрации биомассы, субстрата и продукта метаболизма, кг/т; г — продолжительность компостирования, сут.; цирг — удельные скорости роста и автолиза биомассы, сут. '*; дг и ^ — удельные скорости образования субстрата и продукта метаболизма, сут.1; Ги V — скорости образования (или разложения) субстрата и продукта метаболизма, кг/(т • сут.); Ми М — скорости массообмена субстрата и продукта метаболизма при переходе изодаой фазы в другую, кг/т • сут.
Переменные, характеризующие кинетику основных реакций, происходящих в бурте компоста (т, т, д5, У и V у
Ми М), зависят от технологических параметров смеси и внешних условий компостирования. Это регулируемые и контролируемые параметры процесса. Биотермический процесс приготовления компоста можно интенсифицировать путем их оптимизации.
В результате системного анализа математической модели компостирования органических веществ была разработана технология приготовления компоста изнавоза крупного рогатого скота и отходов деревообработки (опилки, щепа, кора и др.) [3,4].
Один из важных ее элементов дисковый сепаратор по выделению мелких примесей из отходов деревообработки предназначенный для интенсификации процесса приготовления компоста. Он состоит из рамы 1, в которой с возможностью вращения установлены в подшипниках восемь параллельных валов 2 с дисками 3 и размещенными между ними дистанционными втулками 4. Диски на смежных
валах располагаются в шахматном порядке. Их венцы имеют зубчатообразную форму ипричем, зубья на одном валу смещены один относительно другого, образуя при этом винтообразную линию по точкам вершин зубьев. А на смежных валах направления смещения зубьев чередуются в обратном направлении. Втулка ^установлена на валу 2 с помощью подшипника 5. Внутреннее кольцо 6 подшипника установлено на вал 2, а наружное —посажено и закреплено стопорным кольцом <?во втул-
Рисуиок. Схема расположения рабочих органов дискового сепаратора-1 - рама; 2 - валы; 3 -диски; 4 - дистанционные втулки; 5 - подшипник качения; 6 — скатная доска; 7 - ленточный транспортер; 8 - цепные передачи; 9 - привод
ке. Наружная поверхность втулки имеет рифленая.
Работает сепаратор следующим образом. Загруженные в бункер отходы деревообрабатывающею производства подаются транспортером на вращающиеся диски сепаратора, которые перемещают их к выгрузной части. По мере продвижения масса щепы благодаря винтообразному размещению зубьев дисков и чередованию их направления на смежных дисках активно разрыхляется, что интенсифицирует процесс сходов кондиционных частиц.
За счет имеющей место инерции покоя втулки в момент пуска сепаратора и затормаживающего эффекта, падающей на него сходящей массы тела качения (шарики) подшипника, начинают вращаться вокруг своей оси, тем самым, приводя в обратное направление вращение наружного кольца подшипника, и вместе с ним и саму втулку. Это обеспечивает их вращение в противоположную дискам сторону с частотой в два раза меньшей, чем частота вращения дисков. При этом равнодействующая двух сил (сила тяжести сходящей частицы и активная сила со стороны втулки) направлена на встречу движения сепарируемой массы и в сочетании с рифленой поверхностью втулок, также способствует интенсификации процесса сепарации щепы. Некондиционная часть отходов деревообработки вращающимися дисками направляется к выгрузной части устройства.
Подача древесных отходов на сепаратор изменяется положением заслонки, а частота вращения дисков передаточным отношением клиноременной передачи привода 9.
В ходе исследований мы обосновали что оптимальный диаметр дисков равен 300 мм, число зубьев — 8 шт., высота зуба — 60 мм, частота вращения — 74 об/мин. Удельная производительностьсепарирующей поверхности в этом случае составляет 17 т/м2 ч.
Результаты агрохимического анализа компоста с различным количеством древесных отходов показывают, что по мере увеличения доли древесины содержание общего азота снижается с 2,13 до 1,86 %, фосфора — с 0,95 до 058 %, а концентрация калия возрастает с 0,65 до 0,85 %. Одновременно повышается зольность компоста (см. табл.) и отношение углерода к азоту, однако величина последнего покзателя практически не выходит за требования ГОСТа.
По содержанию основных элементов питания наи-лучшее соотношение навоза и опилок —1:1,25. При этом влажность готового компоста составляет 60 %, доля азота — 1,91 %, фофора — 0,85, калия — 0,8 %, отношение углерода к азоту 17:1.
После одного года внесения компоста содержание гумуса в пахотном горизонте почвы увеличилось с 1,05 до 1,44 %, в подпахотном — с 0,9 до 1,18 % в подпахотном слоях. Тип гумуса изменился с гуматно-фульватного с долей углерода нерастворимого остатка 60,1...65,3 %, на фульватно-гумат-ный (доля нерастворимого углерода 40...46,5 %).
В результате использования органического удобрения приготовленного по разработанной технологии урожайность зерновых культур увеличилась на 2,56... 3,2 ц/га и кормовых корнеплодов — 23,9...30,1 ц/га.
Литература.
1. Варфоломеев Л А. Приготовление промышленных компостов на основе отходов деревообработки: Обзорная информация/ ВНИИТЭИ-агропром. -М.,1992. -52с.
2. Ленскинова Л. В. Получение биоудобрения на основе биодеструкции опилок для оптимизации деградированных почв: автореф...канд. биологических наук.-Улан-Удэ: БГСХА, 2003. — 22с.
3. Дампилов Б. А., Петунов С. В. и др. Патент РФ №2270825. Способ приготовления органоминерального удобрения. Опубл. В Б.И., №6 от 7.02.2006.
4. Петунов С. В. Совершенствование технологии приготовления компоста из отходов животноводства и деревообработки./Авторе-ферат дис. ...канд. техн. наук. — Улан-Удэ, 2006. — 19с.
PREPARATION OF COMPOST FROM WOOD WASTE AND MANURE OF LARGE NORNED CATTLE
Summary. In article questions of preparation of composts on the basis of manure and a wood waste are considered. The dynamic model of process компостирования is presented, parametres of course of the given process are defined. On the basis of it the technology of preparation of composts is developed.
Entering of compost into soil increases the maintenance гумуса in arable and in подпахотном layers simultaneously increases in structure гумуса гуминовых acids and reduces a share of insoluble carbon to 40...46,5 %.
Keywords: soil, fertility, humus, fertilizer, manure, wood waste, compost, technological process, dynamic model, biothermal process, mixture composting, heat generation, ledge.
ВНИМАНИЮ СОИСКАТЕЛЕЙ УЧЕНЫХ СТЕПЕНЕЙ И ДРУГИХ ЗАИНТЕРЕСОВАННЫХ ЛИЦ!
Редакция журнала «Достижения науки и техники АПК» издает монографии и другую книжную продукцию с редактированием и всеми выходными данными.
Цены договорные.
Заявки отправлять по адресу: 101000, г. Москва, Моспочтамт, а/я 166.
Тел.: (495) 557-13-01, (916) 241-63-43 E-mail: agroapk@mail.ru
