CC BY
12
Литература:
1. Афанасьев В.Н. Технологические и технические решения проблемы переработки навоза свиноводческих комплексов // Вестник ВНИИМЖ. 2013. №4.
2. Брюханов А.Ю., Субботин И. А. Автоматизированное проектирование технологических линий приготовления органических удобрений на основе навоза и помета // Вестник ВНИИМЖ. 2009. Т. 20. №3.
3. Исследования поверхностного способа внесения жидкого органического удобрения в Северо-Западном
УДК 631.95
регионе России / Д.А. Максимов и др. // Сб. науч. докладов ВИМ. М.: ВНИИМСХ, 2012. С. 45-51.
The stages of biological treatment technology of liquid pig manure are described, distribution of total nitrogen and total phosphorus on each stage is shown, the stages with maximum reduction of nutrients are identified. Keywords: pig manure, biological treatment, sedimentation tank, aeration tank.
КРИТЕРИИ ОПТИМАЛЬНОСТИ СИСТЕМ ПОДГОТОВКИ НАВОЗА И ПОМЁТА К ИСПОЛЬЗОВАНИЮ
А.Ю. Брюханов, кандидат технических наук И.А. Субботин, аспирант ГНУ Северо-Западный НИИМЭСХ E-mail: sznii@yandex.ru
Результаты исследований свидетельствуют о том, что наибольшим потенциалом негативного воздействия при сельскохозяйственном производстве обладают навоз и помёт. По этой причине при выборе технологических решений их утилизации необходимо использование критериев экологической безопасности.
Ключевые слова: животноводство, критерии, навоз, помёт, переработка навоза.
Современное сельское хозяйство является существенным потенциальным источником отрицательного воздействия на окружающую среду. Результаты исследований свидетельствуют о том, что наибольшим потенциалом негативного воздействия обладают навоз и помёт [1]. По этой причине выбор технологических решений их утилизации является ключевым фактором обеспечения экологической безопасности с.-х. производства. Анализ существующих и перспективных технологических циклов обращения с навозом и помётом, включающих в себя такие основные этапы, как переработка, хранение, транспортировка, внесение в почву, выявил наибольшее негативное влияние на этапе переработки навоза и помёта [2].
Анализ негативного воздействия от навоза и помёта показал, что оно проявляется в виде потерь биогенных элементов: азота в атмосферный воздух и водные объекты и фосфора - в водные объекты. В качестве показателей экологической безопасности целесообразно использовать коэффициенты потерь азота и фосфора, выражающие отношение конечной массы вещества к начальной: Ь^бщ = ткШбщ / т0Шбщ х 100 [%] Ьробщ = ткРобщ / т0Робщ х 100 [%] Таким образом, в современных реалиях при выборе технологических решений, в том числе связанных с подготовкой навоза и помёта к использованию, необходимо использовать критерий экологической безопасности и сравнивать соответствующие показатели. Процесс выбора технологического решения биоконверсии навоза и помёта для конкретного хозяйства, возникающий на этапе пред-проектной подготовки либо при модернизации производства, состоит из последовательного применения ряда критериев, ведущего к уменьшению возможных вариантов.
На первом этапе рассматриваются все варианты, технологически подходящие для данных физико-химических и биологических
Механизация, автоматизация и машинные технологии в животноводстве
свойств и объёмов образования навоза или помёта.
На втором этапе необходимо выбрать технологические решения с наименьшим негативным воздействием на окружающую среду, т.е. технологии, при использовании которых потери биогенных элементов (азота и фосфора) минимальны.
На третьем этапе необходимо выбрать технологии, наиболее приемлемые с экономической точки зрения. В зависимости от ситуации критериями могут быть минимизация капитальных затрат, минимизация эксплуатационных затрат либо минимизация полинома, содержащего показатели как капитальных, так и эксплуатационных затрат.
На первом этапе множество всех возможных технологий включает в себя шесть технологий: биологическое обеззараживание навоза путем длительного хранения; смешивание навоза с влагопоглощающими материалами (торф, опилки и др.), ферментация смеси путем двукратного перемешивания в летний период; смешивание навоза с наполнителем (торф), ферментация смеси в биореакторе камерного типа; разделение навоза на фракции, ферментация твердой фракции в биореакторе барабанного типа, длительное выдерживание жидкой фракции; разделение навоза на твердую и жидкую фракции техническими средствами, длительное хранение; анаэробная обработка в метантенках с получением биогаза и использованием его для получения тепловой и электроэнергии.
На втором этапе технологии 1, 2 и 5 исключаются по критерию экологической безопасности как технологии, имеющие низкую
В некоторых случаях могут возникать дополнительные факторы, влияющие на выбор технологии; так, при необходимости транспортировки органического удобрения к месту использования дополнительным критерием выбора технологии будет максимизация коэффициента потери массы. При использовании органических удобрений под высокорентабельные культуры целесообразна оптимизация биогенных элементов в удобрениях. Рассмотрим процесс выбора технологии биоконверсии навоза для животноводческой фермы КРС в Ленинградской области, с поголовьем 1200 голов и относительной влажностью навоза 92% (табл.).
надёжность обеззараживания и высокий уровень биогенных элементов.
На третьем этапе был сделан вывод о чрезмерных эксплуатационных и капитальных затратах для технологии 6, на основании чего предлагались технологии 3 и 4. Поскольку торфяные месторождения поблизости отсутствовали и доставка торфа повышала его стоимость, было принято решение о реализации технологии 3, не требующей торфа в отличие от технологии 4.
Выводы:
1. При выборе технологий подготовки навоза и помёта к использованию необходимо учитывать экологический критерий.
2. В качестве показателей экологической безопасности необходимо использовать показатели потери азота и фосфора.
3. В Ленинградской области рациональными технологиями переработки навоза молочных ферм являются технологии смеши-
Таблица. Показатели сравниваемых технологий
Показатели Технологии
1 2 3 4 5 6
Капитальные затраты, млн руб. 36,3 10,7 13,5 10,7 25,4 65,5
Затраты топлива/теплоты, т 40 105 210 180 40 1684
Затраты труда, чел-ч 8000 9000 6000 4000 7200 6800
Потери N общ, % 30 17,5 19 18 22 16
Площадь под внесение удобрений, га 593 438 545 365 438 534
Себестоимость удобрения, тыс. руб/т 0,29 0,66 0,56 0,63 0,18 0,49*
Коэффициент экологической безопасности, Кэкб 0,5 0,8 0,9 0,9 0,5 0,8
Себестоимость с учетом Кэкб, руб/т 590 820 620 700 360 610*
стоимость с учётом продажи полученного биогаза
Journal of VNHMZH №3-2014
169
вания навоза с торфом, разделения навоза на фракции, ферментация в биореакторе камерного типа, ферментация твердой фракции в биореакторе барабанного типа, длительное выдерживание жидкой фракции.
Литература:
1. Обоснование метода утилизации с.-х. отходов на основе требований инженерной экологии / В.Н. Афанасьев и др. URL: http://agro.snauka.ru/2013/11/1242.
2. Брюханов А.Ю., Субботин И.А. Выбор технологии и технических средств для переработки навоза и помёта на основе критериев наилучших доступных тех-УДК 621.929.3
нологий // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. СПб., 2013.
Studies show that the greatest potential negative impact in agriculture possess a manure and litter. For this reason, the choice of technology their utilization requires the use of environmental safety criteria.
Keywords: animal, criteria, manure, litter, manure processing.
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА
БИОГАЗА
А.К. Курманов, доктор технических наук, доцент Костанайский ГАУ им. А. Байтурсынова Е-mail: kurmanov ayap@mail.ru
В статье разработана классификация биогазовых установок, раскрыты особенности их функционирования, на основе системного и процессного подхода разработана карта процессов биогазовой установки. В результате проведенных исследований предложена оптимальная схема биогазовой установки для эффективного функционирования в условиях северного Казахстана Ключевые слова: биогаз, метан, классификация, эффективность процессов, схема установки, системный подход.
Производство биогаза имеет большое хозяйственное значение для получения биотоплива, тепловой, электрической энергии, удобрений, позволяет предотвратить выбросы метана в атмосферу, а также может быть использовано в качестве автомобильного топлива [1-3].
Метан оказывает влияние на парниковый эффект в 23 раз более сильное, чем СО2, и находится в атмосфере 12 лет, захват метана - лучший краткосрочный способ предотвращения глобального потепления. Полученные в биореакторе удобрения снижают
количество применяемых химических удобрений.
Биогазовые установки могут устанавливаться как очистные сооружения на фермах, птицефабриках, спиртовых заводах, сахарных заводах, мясокомбинатах и заменяют ветеринарно-санитарный завод, т. е. падаль утилизируется в биогаз вместо производства мясо-костной муки [1-6].
Среди промышленно развитых стран ведущее место в производстве и использовании биогаза по относительным показателям принадлежит Дании - биогаз занимает до 18% в её общем энергобалансе. По абсолютным показателям (по количеству средних и крупных установок) ведущее место занимает Германия - 8 млн ед. В Западной Европе чуть менее половины всех птицеферм отапливается биогазом [1-6]. Потенциальное производство в России биогаза - до 72 млрд м3 в год [1-6].
Преимущества биогазовой технологии:
- использование для производства энергии возобновляемого, местного растительного и животного сырья;
