CC BY
8were developed, namely pre-plant preparing of seed potatoes with pretreated and further accumulation of the necessary amount of potato, pre-plant ridge tillage in autumn plowing with local application of mineral fertilizers, group operation of planters, planting with simplified planter like KSMG-4 with dump loading, pre-emergent and after-emergent care by devices with passive working tools and the complex of weeds, diseases and pests protective measures. The question seed tubers uninterrupted supply to the field is of special attention because delays caused by their absence are often long, especially if shipment is combined with tubers classification and grading into fractions. Their total exception or considerable cut is possible only when pre-plant preparation and accumulation of graded tubers with shipment to vehicles through compensator bins (cradles). Therefore, to provide maximum productivity the planting device must have simple design and perform one operation, that is tubers planting so that time expenditures on technological and other equipment were minimal.
Key words: potato, technology, planting, loamy soils, productivity, harvesting.
Literatura
1. Borychev, S.N. Mashinnye tehnologii uborkikartofelja s ispol'zovaniem usovershenstvovannyh kopatelej, kopatelej-pogruzchikov i kombajnov: diss. dokt. tehn. nauk. [Tekst]/S.N. Borychev - Rjazan': RGSHA, 2008. - 29 s.
2. Osobennosti tehnologii hranenija kartofelja, konstrukcii hranilishh i primenjaemyh sistem ventiljacii v uslovijah krajnego severa /Pshechenkov K.A., Mal'cev S.V., Kljuev S.I. // V sbornike: Kartofelevodstvo: istorija razvitija i rezul'taty nauchnyh issledovanij po kul'ture kartofelja sbornik nauchnyh trudov mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii, posvjashhennoj 85-letiju VNIIKH. 2015. S. 324-329.
3. Novaja metodika ocenki sortov kartofelja / Dubinin S.V., Pshechenkov K.A., Mal'cev S.V // Kartofel' i ovoshhi. 2015. № 4. S. 26-28.
4. Uborka, posleuborochnaja dorabotka i hranenie semennogo kartofelja /Pshechenkov K.A., Mal'cev S.V // Trudy Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2015. № 55. S. 209-212.
5. Vlijanie urovnja mineral'nogo pitanija i uslovij vyrashhivanija kartofelja na urozhanost', ljozhkost' i prigodnost' k bystroj zamorozke i vakuumnoj upakovke / Dzhaliashvili D.S., Pshechenkov K.A., Mal'cev S.V // V sbornike: Metody biotehnologii v selekcii i semenovodstve kartofelja Materialy mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii. Sbornik nauchnyh trudov. Ser. "Kartofelevodstvo" 2014. S. 277-282.
6. Tehnologija podgotovki suglinistoj pochvy i mezhdurjadnoj obrabotki i ih vlijanie na urozhajnost' i kachestvo kartofelja/Pshechenkov K.A., Mal'cev S.V., SmirnovA.V. // Vsbornike: Kartofelevodstvo Materialy nauchno-prakticheskoj konferencii. Pod redakciej S.V ZHevory. 2017. S. 114-120.
УДК. 631.3
МЕХАНИЗИРОВАННЫЙ СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ АПК С ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕМ НА ОСНОВЕ РАСТВОРА С АЦЕТАТОМ НАТРИЯ И УГЛЕРОДНЫМИ НАНОТРУБКАМИ
ТРУФАНОВ Борис Сергеевич, канд. техн. наук, доцент кафедры «Технологические процессы и техносферная безопасность», ФГБОУ ВО «Мичуринский ГАУ», boris.trufanov@yandex.ru
ЩЕГОЛЬКОВ Александр Викторович, канд. техн. наук, доцент кафедры "Техника и технологии производства нанопродуктов», ФГБОУ ВО Тамбовский государственный технический университет, energynano@yandex.ru
ХМЫРОВ Виктор Дмитриевич, д-р техн. наук, профессор кафедры «Технологические процессы и техносферная безопасность» ФГБОУ ВО «Мичуринский ГАУ» , khmyrovv@bk.ru
КУДЕНКО Вячеслав Борисович, канд. техн. наук, доцент кафедры «Технологические процессы и техносферная безопасность», ФГБОУ ВО «Мичуринский ГАУ, melkud@yandex.ru
Целью исследования является разработка устройства, позволяющего убирать подстилочный навоз с мест его скопления, одновременно ворошить и обеззараживать от болезнетворных бактерий и гельминтов. В качестве такого устройства предлагается использовать «Ворошитель-погрузчик обеззараживатель подстилочного навоза» (патент на полезную модель № 171982). Ворошитель-погрузчик обеззараживатель устанавливается навеской на трактор и работает следующим образом. При внедрении в пласт подстилочного навоза пассивные игольчатые диски, смонтированные на раме вала, деформируют пласт, уменьшая его плотность. Далее масса подстилочного навоза направляется к шнекам с винтовой спиралью левого и правого вращения, и подстилочный навоз через окно перемещается на выгрузной транспортер, где с помощью распылителей опыляется специальным раствором, который обеззараживает подстилочный навоз. После обеззараживания подстилочный навоз грузится в транспортное средство. В качестве раствора для опыления подстилочного навоза в ворошителе-погрузчике обеззараживателе предлагается использовать во_© Труфанов Б.С., Щегольков А. В., Хмыров В. Д., Куденко В. Б., 2017г._
дный раствор ацетата натрия с добавками углеродных нанотрубок серии «Таунит» и графена. Рациональное использование подстилочного навоза - большая и важная задача. Она связана с использованием его для получения органических удобрений и необходимостью исключения заражения почвы содержащимися в нём болезнетворными бактериями и гельминтами. Предлагаемый ворошитель-погрузчик обеззараживатель подстилочного навоза позволяет вносить в подстилочный навоз, одновременно с процессом его уборки, специальный раствор, который способствует его обеззараживанию.
Ключевые слова: углеродные нанотрубки, навоз, опыление, обеззараживание, удобрение.
Введение
Развитие агропромышленного комплекса является стратегически важной задачей для экономики РФ, особенно в свете решения вопросов импор-тозамещения. Известно, что работа предприятий АПК оказывает негативное воздействие на природную среду. Особенно это касается животноводческого направления АПК. Одним из отходов животноводства является подстилочный навоз, который может быть переработан в органическое удобрение.
В свежем подстилочном навозе содержатся болезнетворные микроорганизмы и яйца паразитических червей — гельминтов. Поэтому без дополнительной обработки навоза с обеззараживанием использовать его в качестве удобрения нельзя. Загрязнение окружающей среды отходами птицеводческих и животноводческих предприятий чаще всего происходит из-за несовершенства применяемых технологий и технических средств [2]. Поэтому вопрос их совершенства является актуальным.
Поточные и циклические биоферментаторы
В настоящее время имеются технические средства, позволяющие приготовить высококачественное органическое удобрение для внесения в почву без загрязнения окружающей среды.
Аэрационный биореактор поточного способа производства компостов работает следующим образом. Органические отходы, помёт, навоз перемешиваются с углеродосодержащим наполнителем и доводятся до влажности 50-60%, буртуются и выдерживаются в течение 3-5 суток. Далее погрузочным средством подготовленная масса для аэрации загружается в биореактор цилиндрической формы с конусным перфорированным дном. Равномерность распределения материала по всему объему корпуса обеспечивается лопастями, установленными в верхней части вертикального вала. Компостируемый материал при помощи воздуходувки по воздуховоду обогащается кислородом до концентрации 25-30%. Обогащение атмосферного воздуха кислородом способствует интенсификации биотермического процесса, благодаря этому срок компостирования снижается. Создание в биореакторе резкого повышения температуры массы до 65-70°С обеспечивает гигиенизацию компоста. Таким образом обеззараживается материал, находящийся в биореакторе более двух суток. Здесь погибнут семена сорных растений, болезнетворные бактерии и патогенная микрофлора.
Продолжительность пребывания материала в биореакторе составляет 5 суток. Полученное органическое удобрение содержит фосфор, калий и азот [6].
Наряду с поточными биоферментаторами существуют биоферментаторы циклического действия.
В помещение с забетонированными воздухо-водными трубами, на полу, загружают органическую массу плотностью 0,6 т/м3, влажностью 5560% и высотой слоя два метра.
Воздушный поток от вентилятора проходит по трубам и через воздуховодные отверстия поступает в компостируемый материал. Компостируемая масса нагревается до температуры в 65-70 С°-Компостирование протекает в течение 3-х суток, затем масса выгружается из биоферментатора на дозревание [7].
Ворошитель-погрузчик обеззараживатель подстилочного навоза
При содержании КРС и свиней на выгульно-кормовых площадках наблюдается скопление подстилочного навоза высотой до 30 см. В настоящее время технические средства, используемые для подбора и погрузки в транспортное средство данной массы, несовершенны. Они не уменьшают плотность убираемого навоза, и в случае использования площадок без твёрдого покрытия снимают во время уборки ковшом или грейдером слой почвы, что недопустимо.
На качество получаемого в биоферментаторах органического удобрения влияют используемые технические средства для уборки и ворошения массы подстилочного навоза перед его закладкой в биоферментатор. Если в массе подстилочного навоза будут отсутствовать воздушные прослойки, процесс биоферментации не будет протекать. Одним из технических средств, позволяющих ворошить убираемую массу подстилочного навоза перед закладкой в биоферментатор, является ворошитель-погрузчик подстилочного навоза, патент на полезную модель № 134734. Ворошитель-погрузчик, смонтированный на раме, навешивается на трактор; при внедрении в пласт подстилочного навоза пассивные игольчатые диски, смонтированные на раме, деформируют пласт навоза, уменьшая его плотность. Далее масса подстилочного навоза направляется к шнекам с винтовой спиралью левого и правого вращения, через выгрузное окно перемещается на транспортер выгрузки и далее с помощью транспортного средства отвозится на закладку в биоферментатор.
Ворошитель-погрузчик подстилочного навоза не способен обеззараживать подстилочный навоз в процессе уборки массы, в отличие от предлагаемого нами ворошителя-,погрузчика обеззаражива-теля подстилочного навоза, патент на полезную модель № 171982 (рис. 1), способного вносить в убираемый подстилочный навоз специальный
обеззараживающий раствор,.
Ворошитель-погрузчик обеззараживатель навешивается навеской 5 на трактор 6 (рис. 1) и работает следующим образом.
1 - пассивные игольчатые диски; 2 - шнеки с винтовой спиралью левого и правого вращения; 3 -рама;
4 - выгрузной транспортёр; 5 - навеска; 6 - трактор; 7 - вал; 8 - бак; 9 - распылители;
10 - пласт подстилочного навоза; 11 - выгрузное окно
Рис. 1 - Ворошитель-погрузчик обеззаражива-тель подстилочного навоза
При внедрении в пласт подстилочного навоза 10 пассивные игольчатые диски 1, смонтированные на раме 3 вала 7, деформируют пласт, уменьшая его плотность. Далее масса подстилочного навоза направляется к шнекам 2 с винтовой спиралью левого и правого вращения, и подстилочный навоз через окно 11 перемещается на выгрузной транспортер 4, где с помощью распылителей 9 опыляется специальным раствором из бака 8, который обеззараживает подстилочный навоз. После обеззараживания подстилочный навоз грузится в транспортное средство и далее направляется в биоферментатор.
Рабочий орган ворошителя-погрузчика обез-зараживателя подстилочного навоза, предназначенный для ворошения убираемой массы (рис. 2), представляет собой пассивные игольчатые диски 2 с изогнутыми иглами, жёстко закрепленными на одной общей оси 1; данная конструкции закреплена шарнирно на кронштейне 3 и может свободно вращаться вокруг оси.
Ворошение пласта подстилочного навоза происходит следующим образом. При движении ворошителя-погрузчика игольчатые диски вращаются пассивно на оси, и под действием силы тяжести всей конструкции вкалываются в пласт подстилочного навоза, вынося нижний его слой на поверхность. Процесс ворошения обеспечивает образование воздушных прослоек в массе убираемого подстилочного навоза, и это способствует интенсификации протекающего биотермического процесса. По результатам ранее проведённого теоретического исследования работы игольчатого диска
ворошителя-погрузчика подстилочного навоза обоснованы его кинематическая схема, конструкция игл и траектория движения точек, лежащих внутри и на поверхности диска [8
1 - ось; 2 - игольчатый диск; 3 - кронштейн Рис. 2 - Конструкция ворошителя
Рациональное использование подстилочного навоза - большая и важная задача. Она связана с использованием его для получения органических удобрений и необходимостью исключения заражения почвы содержащимися в нём болезнетворными бактериями и гельминтами. Предлагаемый ворошитель-погрузчик обеззараживатель подстилочного навоза позволяет вносить в подстилочный навоз, одновременно с процессом его уборки, специальный раствор, который способствует его обеззараживанию. Необходимое количество устанавливаемых распылителей в области выгрузного транспортера и объём распыляемой жидкости на 1 кг навоза будет определяться экспериментально в процессе выполнения научной работы.
В качестве раствора для опыления подстилочного навоза в ворошителе-погрузчике обезза-раживателе предлагается использовать водный раствор ацетата натрия с добавками углеродных нанотрубок серии «Таунит» (рис. 3) и графена (рис. 4) (ООО «НаноТехЦентр», Россия). Обоснование применения углеродных наноструктур для раствора ацетата натрия представлено в работе [3]; в качестве добавок в раствор ацетата натрия может быть также использован графен [4].
Углеродные нанотрубки выпускаются в промышленных масштабах на производственных реакторах [5].
Углеродные нанотрубки способствуют интенсификации роста растений и введение их в раствор ацетата натрия на стадии обеззараживания позволяет упростить технологию и снизить энергетические затраты на последующее отдельное их введение. Применение ацетата натрия способствует обеззараживанию подстилочного навоза и последующему снижению развития патогенных микроорганизмов.
В нашем случае ацетат натрия будет применяться как консервант для убираемого подстилочного навоза, который позволит убивать в массе навоза болезнетворные бактерии и гельминты в процессе его уборки ворошителем-погрузчиком обеззараживателем, а семена сорных растений, которые останутся в навозе после прохождения через ворошитель-погрузчик, погибнут в биоферментаторе.
Рис. 3 - СЭМ (сканирующая электронная микроскопия) углеродных нанотрубок
Рис. 4 - СЭМ (сканирующая электронная микроскопия) графена
Технология получения раствора ацетата натрия с углеродными нанотрубками
В ёмкость с водой добавляются гранулы ацетата натрия (на100 л воды - 1 кг ацетата), которые под воздействием кавитации вследствие работы ультразвукового излучателя (мощностью 2 кВт) перемешиваются и образуют раствор. Далее добавляют УНМ серии «Таунит» в количестве 0,12 % от массы ацетата натрия (на 1 кг ацетата - 1 г УНМ).
Заключение
Таким образом, предлагаемая конструкция ворошителя-погрузчика обеззараживателя подстилочного навоза позволит эффективно перерабатывать отходы АПК, представленные подстилочным навозом, убирать навоз с мест его скопления, одновременно ворошить и обеззараживать от болезнетворных бактерий и гельминтов за счёт применения раствора ацетата натрия с углеродными нанотрубками. Заложенные технические решения для переработки отходов АПК позволяют масштабировать представленную технологию до уровня крупных животноводческих предприятий АПК.
Список литературы
1. Ворошитель-погрузчик подстилочного навоза [Текст]: пат. на полезную модель № 134734 Рос. Федерация: А01С3/04 /Хмыров В. Д., Тру-фанов Б. С., Куденко В. Б., Гурьянова Ю. В.; па-тентооблодатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Мичуринский государственный аграрный университет».^ 2013111030/13; заявл. 12.03.2013; опубл.
27.11.2013;
2. Устройство для подбора и погрузки подстилочного навоза / В. Д. Хмыров, В. Б. Куденко, Б. С. Труфанов, А. А. Ананьев // Вестник Мичуринского государственного аграрного университета. - 2013.
- № 2. - С. 42-44.
3.Theoretical Aspects of Construction of Turning up and Loading Machine with Disinfection Option for Agricultural Waste by Carbon Nanostructures Modified Sodium Acetate / A. V. Shchegolkov, B. S. Trufanov, V. D. Hmyrov, V. B. Kudenko, Y. V. Guryanova, D. V. Guryanov, // Nano Hybrids and Composites. - 2017-Vol. 13. - pp. 130-134.
4.Graphene-Modified Heat-Accumulating Materials and Aspects of their Application in Thermotherapy and Biotechnologies / A. V. Shchegolkov, E. V. Galunin, A. A. Popova, R. M. Krivosheev, N. R. Memetov, A. G. Tkachev // Nano Hybrids and Composites . - 2017. -Vol. 13. - pp. 21-25.
5. Особенности промышленного производства углеродных наноматериалов методом химического осаждения из газовой фазы в условиях переменного состава исходных компонентов / А. В. Ру-хов, А. В. Щегольков, Д. А. Юров, Д. А. Колесников // Альтернативная энергетика и экология. - 2013.
- № 1(1).
6. Аэрационный биореактор [Текст]: пат. на изобретение № 2310631 Рос. Федерация: ^5F 3/06 /Миронов В.В., Хмыров В.Д., Никитин П.С., Колдин М.С.; патентооблодатель Мичуринский государственный аграрный универси-тет.-№2004132670/12; заявл. 09.11.2004; опубл. 20.11.2007, Бюл. № 32.
7. Устройство для приготовления компоста 8. Теоретическое обоснование конструкции [Текст]: пат. на изобретение № 2367636 Рос. Фе- игольчатого диска ворошителя-погрузчика подсти-дерация: C05F 3/06 / Хмыров В.Д., Труфанов лочного навоза / Б. С. Труфанов, В. Д Хмыров, В. Б.С., Куденко В.Б.; патентооблодатель Мичу- Б. Куденко, А. А. Горелов // Вестник Мичуринского ринский государственный аграрный универси- государственного аграрного университета. - 2015. тет.-№2007121245/12; заявл. 06.06.2007; опубл. - №4. - С. 156-162. 20.09.2009, бюл. № 26.
MECHANIZED METHOD OF WASTE PROCESSING OF APK WITH DISINFECTION ON THE BASIS OF SOLUTION WITH SODIUM ACETATE AND CARBON NANOTUBES
Trufanov Boris S., Cand.Tech.Sci., Assistant Professor, FGBOU VO Michurinsk State Agrarian University, boris.trufanov@yandex.ru
Shchegolkov Alexander V., Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, FGBOU VO Tambov State Technical University, energynano@yandex.ru
Khmyrov Viktor D., Doctor of Technical Sciences, Professor, FGBOU VO Michurinsk State Agrarian University, khmyrovv@bk.ru
Kudenko Vyacheslav B. Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, FGBOU VO Michurinsk State Agrarian University, melkud@yandex.ru
The purpose of the study is to develop a device that allows to remove litter from the places of its accumulation, simultaneously to stir and disinfect from pathogenic bacteria and helminths. As such a device, it is proposed to use the "Mower-disinfector disinfector of litter manure" (patent for utility model No. 171982). The forklift-loader is disinfected with a hitch on the tractor and works as follows. When introducing lava manure into the layer, passive needle discs mounted on the shaft frame deform the formation, reducing its density. Further, the mass of litter manure is directed to the screws with a helical spiral of left and right rotation and the litter manure through the window is moved to the unloading conveyor, where it is sprayed with a special solution from the tank, which disinfects the litter. After disinfection, litter manure is loaded into the vehicle. As a solution for pollination of litter manure, a water solution of sodium acetate with additives of carbon nanotubes of the "Taunit" and graphene series is proposed in the disinfector of the disinfector. Rational use of litter is a big and important task. It is connected, on the one hand, with its use for the production of organic fertilizers, on the other, the need to exclude soil contamination contained in it by pathogenic bacteria and helminths. The proposed tedder-forklift decontaminator for litter manure, solving one of the tasks listed above, allows to introduce into the litter manure, at the same time during its cleaning, a special solution that promotes its decontamination.
Key words: carbon nanotubes, manure, pollination, disinfection, fertilizer.
Literatura
1. Voroshitel'-pogruzchik podstilochnogo navoza [Tekst]: pat. na poleznuju model' № 134734 Ros. Federacija: A01C3/04 /Hmyrov V. D., Trufanov B. S., Kudenko V. B., Gurjanova JU. V.; patentooblodatel': Federal'noe gosudarstvennoe bjudzhetnoe obrazovatel'noe uchrezhdenie vysshego professional'nogo obrazovanija «Michurinskij gosudarstvennyj agrarnyj universitet».-№ 2013111030/13; zajavl. 12.03.2013; opubl. 27.11.2013;
2. V.D. Hmyrov, V.B. Kudenko, B.S. Trufanov, A.A. Anan'ev. Ustrojstvodljapodboraipogruzkipodstilochnogo navoza// Vestnik Michurinskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - 2013. - № 2. - S. 42-44.
3. A. V. Shchegolkov, B. S. Trufanov, V. D. Hmyrov, V. B. Kudenko, Y. V. Guryanova, D. V. Guryanov, "Theoretical Aspects of Construction of Turning up and Loading Machine with Disinfection Option for Agricultural Waste by Carbon Nanostructures Modified Sodium Acetate", Nano Hybrids and Composites, Vol. 13, pp. 130134, 2017
4. A. V. Shchegolkov, E. V. Galunin, A. A. Popova, R. M. Krivosheev, N. R. Memetov, A. G. Tkachev, "Graphene-Modified Heat-Accumulating Materials and Aspects of their Application in Thermotherapy and Biotechnologies", Nano Hybrids and Composites, Vol. 13, pp. 21-25, 2017
5. Ruhov A.V., SHHegol'kov A.V., JUrov D.A., Kolesnikov D.A. Osobennosti promyshlennogo proizvodstva uglerodnyh nanomaterialov metodom himicheskogo osazhdenija iz gazovoj fazy v uslovijah peremennogo sostava ishodnyh komponentov//Al'ternativnaja jenergetika i jekologija. - 2013. - № 1(1).
6. Ajeracionnyj bioreaktor [Tekst]: pat. na izobretenie № 2310631 Ros. Federacija: S05F 3/06 /Mironov V.V., Hmyrov V.D., Nikitin P.S., Koldin M.S.; patentooblodatel' Michurinskij gosudarstvennyj agrarnyj universitet.-№2004132670/12; zajavl. 09.11.2004; opubl. 20.11.2007, Bjul. № 32.
7. Ustrojstvo dlja prigotovlenija komposta [Tekst]: pat. Na izobretenie № 2367636 Ros. Federacija: S05F 3/06 / Hmyrov V.D., Trufanov B.S., Kudenko V.B.; patentooblodatel' Michurinskij gosudarstvennyj agrarnyj universitet.-№2007121245/12; zajavl. 06.06.2007; opubl. 20.09.2009, bjul. № 26.
8. Trufanov B.S., Hmyrov V.D., Kudenko V.B., Gorelov A.A. Teoreticheskoe obosnovanie konstrukcii igol'chatogo diska voroshitelja-pogruzchika podstilochnogo navoza// Vestnik Michurinskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta №4, 2015g., s 156-162.
