CC BY
83
УДК 631.333.4/6
МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ТВЕРДЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ
Т.Ю. Анисимова, кандидат с.-х. наук, зав. отделом К.К. Каскин, старший научный сотрудник ФГБНУ Всероссийский НИИ органических удобрений и торфа E-mail: anistan2009@mail.ru
Аннотация. Рассмотрены вопросы состояния технического и технологического оснащения животноводческих и птицеводческих предприятий промышленного типа с учетом потребности в технике для про -изводства твердых органических удобрений. Необходима модернизация технических средств и технологий утилизации отходов животноводства и птицеводства для получения высококачественных органических удобрений на основе внедрения научно-обоснованных, экологически безопасных и ресурсосберегающих приёмов и улучшения материально-технической базы. Система машин по производству органических удобрений составляется на основе нормативных документов: типовых технологий по производству и применению твердых органических удобрений, а также систем машин и технологий для комплексной механизации и автоматизации сельскохозяйственного производства. Представлен разработанный комплекс систем машин и оборудования для выполнения операций удаления и утилизации навоза, производства компостов на открытых площадках и в хранилище; технологические комплексы машин для производства компостов. Выбор технологической схемы производства компостов и средств механизации зависит от объемов производства, типоразмеров животноводческих или птицеводческих предприятий, природно-климатических условий и др. Определяющим фактором, в конечном счете, остаются экономические показатели, характеризующие стоимость производства органических удобрений и их качество. Ключевые слова: твердые органические удобрения, машины и оборудование, технологии подготовки.
Государственной программой развития сельского хозяйства на 2013-2020 гг. предусмотрен прирост сельскохозяйственной продукции за годы реализации не менее 100 млн т зерновых единиц [1]. Получение стабильных урожаев, систематическое воспроизводство природного плодородия почв основывается на выполнении комплекса агрохимических и иных мероприятий и не должно обходиться без рационального применения органических удобрений. Гармонизация экономических интересов и требований окружающей среды при использовании органических удобрений должна быть непременным условием реализации планов ускоренного развития животноводства, предусмотренных приоритетным национальным проектом «Развитие АПК».
По данным Министерства сельского хозяйства РФ, за последние годы объем применения органических удобрений составил 53,3-56 млн т в год, или 1,1 т/га, при потребности 6,5-8 т/га. Удельный вес площади, удобренной органическими удобрениями, во
всей посевной площади составил 7,5% [2]. Основными критериями эффективности применения органических удобрений являются их воздействие на плодородие почв, урожайность и качество сельскохозяйственной продукции, уровень загрязнения окружающей среды, засоренность полей, фитосанитарное состояние посевов и т.д.
По данным экологической комиссии Европейского Совета свыше 80% аммиака, загрязняющего атмосферный воздух, и 10% метана, разрушающего озоновый слой, поступает из органических отходов при их хранении и внесении. Этот фактор является одной из причин образования азотосодержа-щих кислотных дождей.
Технология производства и внесения органических удобрений, а также места их применения должны отвечать требованиям Гос-комсанэпиднадзора, ветеринарной службы и охраны природы, а также соответствовать Методическим рекомендациям по технологическому проектированию систем удаления и подготовки к использованию навоза и по-
мета РДК-АПК 1.10.15.02-08 [3]. При обосновании перспективных технологий и комплексов машин наряду с ценовыми показателями, которые зависят от коньюктуры рынка, необходимо учитывать и энергозатраты.
Вследствие сложившегося неудовлетворительного состояния материально-технической базы, низкой квалификации обслуживающего персонала, слабой обеспеченности средствами технологического контроля повсеместно нарушаются способы хранения, приготовления, транспортировки и внесения органических удобрений и других средств химизации. При этом неизбежны существенные потери удобрений, снижается эффективность их применения. Игнорирование экологического подхода к утилизации органических отходов обуславливает опасное загрязнение грунтовых и поверхностных вод, воздушного бассейна, рост заболеваемости животных и населения, эмиссии парниковых газов С02, КН3, СН3 и др.
До начала перестройки усилиями ученых, конструкторов, в т.ч. и ВНИИОУ, был достигнут высокий технический уровень средств механизации приготовления и внесения органических удобрений. Разработаны высокоэффективные машины для производства органоминеральных удобрений, компостов -ПНД-250 (МПК-Ф-1). Для внесения твердых органических удобрений созданы машины -РОУ-6, ПРТ-7, ПРТ-10, МТТ-13, МТТ-19, МТТ-23. По отдельным технико-эксплуатационным и качественным показателям эти машины и в настоящее время сравнимы с зарубежными аналогами [4].
ВИМ совместно с другими НИУ разработали типовые технологии по производству и применению твердых органических удобрений [5], систему машин и технологий для комплексной механизации и автомотизации сельскохозяйственного производства на период до 2020 года [6]. На базе этих документов составляется система машин по производству органических удобрений.
Анализ данных по применению импортной техники показывает, что ряд зарубежных конструкций имеет более высокие надежность и эксплуатационные показатели, чем
отечественная техника. Однако из-за значительно более высокой стоимости техники (в 4-7 раз), основных запчастей и расходных материалов (в 8-12 раз) стоимость одного часа работы машин в 2,0-16,5 раза превышает российские аналоги [7].
Обследование импортных сельскохозяйственных машин показало, что от 27 до 86% техники не соответствовало требованиям, предъявляемым к технике РФ. На региональные рынки поступает большое количество зарубежной техники, которая не испытана в составе зональных агротехнологий и не адаптирована к зональным почвенно-климати-ческим условиям.
По данным ГОСНИТИ, в настоящее время в сельском хозяйстве эксплуатируется старая техника, отработавшая свой ресурс на 70-90% [7]. Так, новой (до 3-х лет) тракторной техники в хозяйствах РФ 12%, со сроком более 10 лет - 67%. В настоящее время в большинстве хозяйств обеспеченность техникой для внесения органических удобрений и химических мелиорантов составляет не более 15% от нормативной потребности.
Современное состояние по машинам для использования органических удобрений частично объясняется размещением машиностроительных предприятий по их выпуску преимущественно в странах СНГ. До 80% машин для внесения твердых и жидких органических удобрений выпускалось предприятиями Беларуси, 50% машин для подготовки и погрузки удобрения - Украины, 60% машин и оборудования для механизации животноводства - предприятиями Литвы и Латвии. Госпрограммой предусмотрено активное обновление, списание маломощной, непроизводительной и изношенной техники в сельскохозяйственом производстве. Техническая и технологическая модернизация также необходима для той подотрасли животноводства, которая обеспечивает утилизацию отходов и производство высококачественных органических удобрений.
Для внесения 300 млн т подстилочного навоза (помета) и компостов, запланированного на 2020 г., потребуется более 210 тыс. машин типа ПРТ-7А, МТТ-8 и МТТ-13. Од-
ним из основных направлений по стабилизации технического оснащения сельскохозяйственных товаропроизводителей является освоение на предприятиях страны производства приоритетных видов техники, сложного технологического оборудования, а также деталей узлов и агрегатов к ним, в кооперации с зарубежными производителями техники. Компания СмолТра (Смоленск) производит качественную сельскохозяйственную технику на базе тракторов РУП «МТЗ» (Беларусь) и СМТ на основе разработок компаний с мировым именем - RICARDO (Великобритания), FIAT (Италия). «Интех» (Смоленск, Россия) производит прицепные к тракторам МТЗ-82, МТЗ -80 измельчители-разбрасыватели соломы для организации глубокой подстилки для КРС - полуприцеп самосвальный ковшовый тракторный ПСКТ-15. Производство сельскохозяйственной техники налажено и развивается также в Ленинградской, Белгородской, Ярославской, Челябинской и других областях РФ.
Технологию и наиболее эффективные средства механизации для удаления и утилизации навоза следует выбирать на основе технико-экономического расчета с учетом
вида и системы (способа) содержания животных, размеров ферм, производственных условий и почвенно-климатических факторов [3,4,9,10]. Навоз содержит большое количество биогенных элементов, которые и определяют его как ценное органическое удобрение, но непосредственное его использование без предварительной подготовки представляет серьезную экологическую опасность для окружающей среды, животных и людей [8].
Подготовку подстилочного навоза для использования на удобрение осуществляют в любое время, когда это позволяют погодные и производственные условия. Для закладки используют погрузочные и транспортные средства, бульдозеры и спецтехнику (таблица 1). В последнее время за рубежом и в России разрабатываются перспективные технологии подготовки навоза к использованию, которые можно отнести к экологически безопасным: аэробное ускоренное компостирование, термофильная аэробная стабилизация, экспресс-компостирование и др. Приготовление компостов на открытых площадках проводят при температуре наружного воздуха не ниже -5оС.
Таблица 1. Технические средства для подготовки подстилочного навоза [3,5,6]
Операция Энергетическое средство Технологическое средство Требования к выполнению
Погрузка навоза на ферме Т-150 МТЗ -82 ДТ - 75 СМТ-80(90) К - 702 ПФП-2,0 ПКУ-0,8А ПФП-1,2 ЭБП-15(23) ТО-11 Не допускаются посторонние включения (камни, металлические предметы, обломки древесины и т.п.)
Транспортировка удобрений К-701 Т-150К МТЗ-82 ЗИЛ-ММЗ-554М ГАЗ-САЗ-53Б Урал-5557 1 ПТС-95Б+ 3ПТС-12 1ПТС-95Б (ОЗПТ-9554) 2ПТС-4(2ПТС-6) Потери удобрений из кузова транспортных средств в процессе транспортировки не допускаются
Формирование удобрений в бурт ДТ-75М ДТ-75 СМТ-80(90) ПНТ-250 ПФП -1,2 ЭБП-15(2,3) Д-535, Д-606 (бульдозеры) Объем удобрений в буртах - 100-200 т. Срок хранения - 3-6 месяцев Нижнее основание бурта - 5-6 м, верхнее - 4-5 м; высота - 2-2,5 м
Перемешивание удобрений в буртах ДТ -75М ДТ-75 ПНД-250 ПФП-1,2 Д-535, Д-606 2-3 раза в течение хранения бурта. Допускается наличие отдельных комков размером не больше 15 см
Укрытие буртов землей, торфом, соломой МТЗ-82 МТЗ-82 СМТ-80(90) БН-100А (буртоукрывающий) ПКУ - 0,8А ЭБП - 15(23) Толщина слоя по всей поверхности 5-20 см
Площадки (пункты приготовления ком-постов) располагают у ферм или вблизи удобряемых полей, навоз подается туда любыми средствами. Рекомендуемые машины и агротехнические требования приведены в табл. 2.
Приготовление компостов в навозохранилищах производится при тех же условиях, что и на открытых площадках. Рекомендуемые машины, оборудование и требования к выполнению операций приведены в табл. 3.
Таблица 2. Машины и оборудование для выполнения операций приготовления компостов
на открытых площадках [4,5]
Операция Энергетическое средство Технологическое средство Требования к выполнению операций
Прием торфа и формирование его в бурты ДТ-75М ДТ-75М ДТ-75 К-702 смеситель-аэратор ПНД-250 ТО-18(ТО-25) ПФП-1,2 ТО-11 Д-535, Д-606 (бульдозеры) Не допускаются посторонние включения и слипшиеся комки размером более 50 мм. Форма бурта - треугольная пирамида высотой до 6 м, длинной до 100 м.
Доставка торфа к месту смешивания ДТ-75 К3160АТМ Т-150К К-701 ТО-18 (ТО-25) ПФП-1,2 Д-535, Д-606 (бульдозеры) МТТ-9 ПРТ-10 с приспособлением МТТ-15У
Подготовка торфа к смешиванию ДТ-75М ДТ-75 смеситель-аэратор Д-535, Д-606 (бульдозеры) ТО-18 (ТО-25) ПФП-1,2 Угол наклона боковой поверхности бурта торфа 25-30°. Формирование торфяной подушки слоем 0,4-0,6 м, шириной 8-10м, длиной до 25 м и образование валков торфа (по переферии) высотой 1-1,5 м
Забор жидкого навоза из хранилища и подача в транспортные средства МТЗ-82 ПНЖ-250 машины типа МЖТ,РЖТ с устройством самозагрузки Предварительное перемешивание навоза до однородного состояния. Попадание посоторонних включений не допускается
Транспортировка навоза и подача на смешивание Т-150К К-701 Т-150К ВК-200 МЖТ-Ф-11 МЖУ-16 ПРТ-10 с приспособлением ПРТ-10 с приспособлением Стабильное соотношение навоза и торфа перед смешиванием, отклонение до ± 15%
Подача минеральных удобрений или извести на смешивание МТЗ-82 МТЗ-82 МВУ-5 СЗУ-20 Отклонение нормы подачи удобрений до ±10%
Смешивание компонентов ДТ-75М ДТ-75М смеситель-аэратор ПНД-250 Д-535, Д-606 (бульдозеры) Степень смешивания компонентов по коэффициенту вариации влажности 15%
Формирование бурта смеси ДТ-75М ДТ-75М ДТ-75 смеситель-аэратор ПНД-250 ТО-18(ТО-25) ПФП-1,2 Д-535, Д-606 Форма бурта- треугольная пирамида высотой 2-5 м, шириной 5-12 м в зависимости от влажности смеси
Перемешивание смеси в буртах ДТ-75М ДТ-75М смеситель-аэратор ПНД-250 Д-535, Д-606 (бульдозеры) Два раза в течение срока биотермической обработки до сыпучего рыхлого состояния
Укрытие буртов слоем земли, соломы, готового компоста ДТ-75М СМТ-80(90) МТЗ-82 МТЗ-82 смеситель-аэратор ЭБП-15 (23) БН-100А ПКУ-0,8А Толщина слоя по всей поверхности бурта 10-15 см летом, 30-40 см зимой
Таблица 3. Машины и оборудование для выполнения операций по приготовлению компостов _в хранилище [3,4,5]_
Операция Энергетическое средство Технологическое средство Требования к выполнению операций
Прием торфа и формирование его в бурты ДТ-75М СМТ-80 (90) ДТ-75 К-702 Смеситель-аэратор ТО-18 (ТО-25) ЭБП-15(23) ПФП-1,2 Д-535, Д-606 (бульдозеры) ТО-11 Не допускаются посторонние включения размером больше 50 мм. Форма бурта - треугольная пирамида высотой до 6 м, длиной до 100 м
Доставка торфа к месту смешивания ДТ-75 ПОУ-40 ТО-18 (ТО-25) ПФП-1,2 Д-535, Д-606 (бульдозеры)
Подготовка торфа к смешиванию СМТ-80(90) ПОУ-40 ТО-18 (ТО-25) Д-535, Д-606 ЭБП-15(23) Толщина слоя торфа 0,4-0,5 м
Забор навоза, его доставка на место смешивания - ПОУ-40 Слой навоза в 2 раза тоньше слоя торфа
Подача минеральных удобрений на место мешивания МТЗ-82 Т-150К (ВТ-200) МВУ-5 РУМ-8 с боковым выбросом Отклонения от заданной дозы 10%
Смешивание компонентов ПОУ-40 Степень смешивания компонентов по коэффициенту вариации влажности не более 15%
Укрытие смеси слоем земли, соломы, готового компоста ПОУ-40 Толщина слоя по всей поверхности хранилища 10-15 см летом, 30-40 см зимой
Выбор технологической схемы производства компостов и средств механизации зависит от объемов производства, типоразмеров животноводческих или птицеводческих предприятий, природно-климатических условий и др. Определяющим фактором, в конечном счете, остаются экономические показатели, характеризующие стоимость производства органических удобрений и их качество.
В соответствии с номенклатурным рядом ферм и комплексов по производству молока, мяса и яиц составлен номенклатурный ряд пунктов производства компостов по их производительности: 5; 10; 20; 40; 60; 100; 200 и 400 тыс. т.
Годовая производительность пунктов по производству компостов в зависимости от направления и мощности животноводческих и птицеводческих предприятий, влажности получаемого навоза (помета), а также технологические комплексы машин для приготовления компостов в зависимости от объемов их производства приведены в таблице 4.
Компосты в объеме от 5 до 60 тыс. т в год приготавливаются с помощью мобильной техники на площадках. При этом используются два варианта комплекса машин:
- комплекс машин самого хозяйства, обеспечивающий приготовление компостов только на данной площадке при постоянной работе на ней;
- мобильный комплекс машин технологических станций, обеспечивающий приготовление компостов на нескольких площадках различной производительности.
При объемах производства от 40 до 60 тыс. т в год компосты приготавливаются в механизированных хранилищах, оборудованных электрифицированными кранами ККС-Ф-2, или на площадках с использованием машины МПК-Ф-1 (ПНД-250) или смесителя навесного СН-2. Производство компостов в объеме 100 тыс. т в год и более, как правило, осуществляется в цехах с использованием стационарных смесительных установок УКС-Ф-60.
Таблица 4. Технологические комплексы машин для приготовления компостов [4]
Пункт приготовления компостов, производительность, тыс.т/год Машины и оборудование по операции технологического процесса
Подача компонентов Смешивание компонентов Формирование и перебивка буртов
влагопоглоща-ющего материала навоза, помета минеральных добавок
Площадка 5-40 Автосамосвал Бульдозер Тракторный прицеп ПТС Машина для внесения минеральных удобрений НРУ-0,5 МВУ-5 Бульдозер Погрузчик ПФП-1,2 Бульдозер Погрузчик ПФП-1,2
20-40 Автосамосвал Погрузчик-экскаватор ПЭА-1,0 экскаватор-бульдозер погрузчик ЭБП-15(23) Тракторный прицеп ПТС Экскаватор- бульдозер- погрузчик ЭБП-15(23) Машина для внесения удобрений и извести НРУ-0,5, МВУ-5 Раздатчик-смеситель кормов РСП-10 Смеситель навесной СН-2 Экскаватор-бульдозер-погрузчик ЭБП-15(23)
60 Автосамосвал Погрузчик-экскаватор ЭБП-23 CASE 5801 Тракторный прицеп ПТС Экскаватор-погрузчик ЭБП-23 CASE 5801 Машина для внесения удобрений и извести РУН-8 с боковым выбросом МВУ-5 Погрузчик непрерывного действия ПНД-250. Смеситель навесной СН-2 Экскаватор-погрузчик CASE 5801 Погрузчик непрерывного действия ПНД-250, ПФП-1,2 Буртоукладчик на базе ПРТ-10, МТТ-9
60-100 Автосамосвал Смеситель-аэратор двухшнековый Машина для внесения жидких органических удобрений МЖТ с боковым выбросом фирмы KUHN Машина для внесения минеральных удобрений РУМ-8 с боковым выбросом МВУ-5 Смеситель-аэратор двухшнековый Смеситель- аэратор двухшнековый
Стационарный цех 100-400 Погрузчик ПФП-1,2 Бульдозер Питатель ПЗМ Автосамосвал Насос для жидкого навоза НЖН-200 Навозопогрузч ик НПК-30 Установка туко-смесительная УТМ-30 Загрузчик-смеситель удобрений СЗУ-20 Стационарная шнековая установка для приготовления компостов УКС-Ф-60 Погрузчик ПФП-2,0 ТО-18(25)
В зависимости от объемов производства и режимов работы, производительность комплексов составляет от 20 до 100 т/ч. Отклонения от нормы точности дозирования навоза (помета), влагопоглащающих материалов и минеральных добавок допускаются в пределах ± 15%. Смесители должны обеспечивать равномерность перемешивания при коэффициенте вариации по влажности ± 10%. Машины для укладки смеси должны формировать бурты трапециедального или треугольного сечения высотой от 2 до 5 м, а также аэрировать компостную массу. Состав комплекса машин определяется по производительности оборудования по смешиванию компостов.
Оптимальный комплекс машин выбирается по критерию минимума приведенных затрат при соблюдении следующих условий: обеспечение полной загрузки машин при соответствующем объеме работ; обеспечение непрерывности технологического процесса.
Таким образом, рациональное использование органических удобрений должно основываться на соблюдении требований, предъявляемых к технологическим процессам подготовки удобрений к использованию, которые, в свою очередь, должны соответствовать современным и эффективным технологиям для получения высококачественных экологически безопасных органических удобрений.
Литература:
1. Государственная программа развития сельского хозяйства и регулирования рынков с.-х. продукции, сырья и продовольствия на 2013-2020 годы. М., 2012.
2. Сельское хозяйство России. М., 2014. 48 с.
3. Методические рекомендации по технологическому проектированию систем удаления и подготовки использования навоза и помета: РДК-АПК 1.10.15.02-08. М., 2008. 91 с.
4. Справочная книга по производству и применению органических удобрений / Еськов А.И. и др. Владимир, 2001. 496 с.
5. Типовая технология производства и внесения органических удобрений. М.: ВИМ, 1987. 75 с.
6. Система машин и технологий для комплексной механизации и автоматизации сельскохозяйственного производства на период до 2020 года. Т. 2. Животноводство. М.: ВИМ, 2012.
7. Черноиванов В.И. Инженерные службы АПК России: обеспечение выполнения Госпрограммы развития сельского хозяйства на 2013-2020 годы // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2013. №1. С. 2.
8. Рециклинг отходов в АПК / Голубев И.Г. и др. М., 2011. 296 с.
9. Технологические требования к новым техническим средствам в животноводстве / Иванов Ю.А. и др. М., 2010.
10. Технологии и технические средства производства и применения органических удобрений / Рябков В.В. и др. Владимир, 2002. 50 с.
Literatura:
1. Gosudarstvennaya programma razvitiya sel'skogo ho-zyajstva i regulirovaniya rynkov s.-h. produkcii, syr'ya i prodovol'stviya na 2013-2020 gody. M., 2012.
2. Sel'skoe hozyajstvo Rossii. M., 2014. 48 s.
3. Metodicheskie rekomendacii po tekhnologicheskomu proektirovaniyu sistem udaleniya i podgotovki ispol'zo-vaniya navoza i pometa: RDK-APK 1.10.15.02-08. M., 2008. 91 s.
4. Spravochnaya kniga po proizvodstvu i primeneniyu or-ganicheskih udobrenij / Es'kov A.I. i dr. Vladimir, 2001. 496 s.
5. Tipovaya tekhnologiya proizvodstva i vneseniya orga-nicheskih udobrenij. M.: VIM, 1987. 75 s.
6. Sistema mashin i tekhnologij dlya kompleksnoj mekha-nizacii i avtomatizacii sel'skohozyajstvennogo proizvod-stva na period do 2020 goda. T. 2. ZHivotnovodstvo. M.: VIM, 2012.
7. CHernoivanov V.I. Inzhenernye sluzhby APK Rossii: obespechenie vypolneniya Gosprogrammy razvitiya sel'-skogo hozyajstva na 2013-2020 gody // Sel'skohozyajst-vennye mashiny i tekhnologii. 2013. №1. S. 2.
8. Recikling othodov v APK / Golubev I.G. i dr. M., 2011. 296 s.
9. Tekhnologicheskie trebovaniya k novym tekhniches-kim sredstvam v zhivotnovodstve / Ivanov YU.A. i dr. M., 2010.
10. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva proizvodstva i primeneniya organicheskih udobrenij / Ryabkov V.V. i dr. Vladimir, 2002. 50 s.
THE MACHINES AND EQUIPMENT FOR THE SOLID ORGANIC FERTILIZERS PRODUCTIVITY T.Y. Anisimova, candidate of agricultural sciences, department head K.K Kaskin, senior research worker
FGBNY All-Russian research institute of organic fertilizers and peat
Abstract. The issues of technical and technological industrial type livestock-and-poultry breeding enterprises equipment status, based on the machinery needs in the technique for of solid organic fertilizers productivity are reviewed. It is necessary the technical facilities and technologies of livestock and poultry waste utilization to produce high quality organic fertilizers on the base of scientific-based, ecologically safe and resource-capacious existing techniques implementation and the material-technical base improving modernization. System of machines for the organic fertilizers productivity is prepared on the basis of normative documents: solid organic fertilizers productivity and application's standard technologies, and so as the systems of machines and technologies fo r agricultural industry complex mechanization and automation. The developed complex systems of machinery and equipment for manure removal and disposal performing, compost productivity in open places and in storehouses; technological complexes of machines for composts performing is presented. The choice of the composts productivity technological scheme and mechanization tools depends on the volume of productivity, livestock or poultry farms' typosizes, climatic conditions etc. The determining factor, eventually is remained the economic indicators, characterizing the cost of organic fertilizers productivity and their quality.
Keywords: solid organic fertilizers, machinery and equipment, preparing technology.
