CC BY
54
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 1999. Вып. 70.
УДК 631.22.01 А. В. АФАНАСЬЕВ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ ПОДСТИЛОЧНОГО ПОМЕТА ПРИ ЭКЗОТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКЕ ЕГО В БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ УДОБРЕНИЯ
Приведены результаты исследований по определению оптимальной начальной влажности помета для получения высококачественных удобрений путем компостирования.
Навоз и помет являются ценным органическим сырьем для производства высококачественных органических удобрений. Однако в исходном виде они имеют существенные недостатки, основными из которых являются: повышенная влажность, засоренность семенами сорных растений, гельминтами, условно патогенной микрофлорой, высокое содержание летучих органических соединений (прежде всего азота) и др., из-за чего возникает потенциальная возможность экологического загрязнения окружающей среды [1]. Устранение большинства указанных недостатков наиболее целесообразно проводить переработкой навоза и помета методом экзотермической ферментации, обеспечивающей получение экологически безопасных удобрений. Для этой цели в наибольшей степени подходит герметичный барабанный ферментатор [2].
Активное протекание процесса ферментации в нем обеспечивается за счет поддержания высокой пористости обрабатываемого материала путем периодического вращения барабана и аэрационного режима постоянной подачи воздуха, а также за счет максимального снижения потерь тепла из биореактора вследствие теплоизоляции его и, при необходимости подогрева воздуха, подаваемого в ферментатор, с помощью электрокалорифера.
В ферментаторе процесс осуществляется следующим образом. Во время запуска предварительно подготовленная смесь (отходы животноводства или птицеводства с влагопоглощающими материалами) загружаются в ферментатор. По мере готовности часть удобрений
142
Раздел II. Животноводство.
выгружается из ферментатора с одновременной загрузкой в него такого же объема исходной смеси.
На стадии запуска происходит разогрев смеси до 60-65°С за счет жизнедеятельности интенсивно развивающейся микрофлоры. После этого смесь выдерживается при этой температуре определенный период времени, обеспечивающий дезактивацию патогенной микрофлоры, личинок мух и яиц гельминтов, а также семян сорных растений. Далее часть готового удобрения выгружают. При загрузке порции свежей смеси, имеющей температуру наружного воздуха, температура внутри ферментатора резко снижается. При этом перепад температур зависит от температуры исходной смеси, длительности цикла и объема порции заменяемой смеси.
Одним из важных показателей, влияющих на интенсивность протекания процесса ферментации, является начальная влажность смеси, как на стадии запуска, так и на стадии непрерывной работы ферментатора. Для определения величины оптимальной влажности исходной смеси провели эксперименты на подстилочном помете. Исследования проводили в лабораторных условиях на оборудовании и по методике, разработанным ранее [3].
Результаты исследования в виде кривых изменения температуры саморазогрева в зависимости от времени и начальной влажности помета в пределах от 25% до 73% представлены на рис. 1. Из рис. 1 видно, что скорость нарастания температуры сильно зависит от начальной влажности. Так при начальной влажности ниже, чем 25% разогрева не происходит. А при начальной влажности более 70% скорость процесса компостирования резко замедлена. Кроме того на кривых в интервале температур 50-60°С наблюдается область, в которой скорость нарастания температур существенно снижается, значительно увеличивая общее время процесса. Такое положение следует учитывать при выборе режима непрерывной работы ферментатора
Анализ температурных кривых приведен для двух случаев:
- для стадии запуска ферментатора;
- для стадии его непрерывной работы.
143
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 1999. Вып. 70.
При анализе режима запуска за начальную температуру помета принята величина +15 °С, как наиболее характерная при выгрузке его из птичника. Скорость нарастания температуры при этом режиме в диапазоне 15-65 °С приведена на рис.2. Как видно (см. рис.2), оптимальная влажность находится в пределах 40-60%, а минимальное время выхода на непрерывный режим составляет 28 часов.
20 30 40 50 60 70 W, %
Рис.2. Средняя скорость нарастания температуры (AT) за процесс от 15°С до максимума
144
Раздел II. Животноводство.
Анализ режима непрерывной работы ферментатора проводили в интервале температур 55-65°С Нижний уровень температур выбирали, исходя из учета области низкого нарастания температур и условий денатурации белка, необходимого для инактивации паразитов и семян сорных растений. Скорость нарастания температуры в этом режиме представлена на рис. 3. Оптимальная влажность при этом мало отличается от полученной в режиме запуска, а время разогрева до рабочей температуры составляет 5 часов.
20 30 40 50 60 70 •W,40>
Рис.3. Средняя скорость нарастания температуры за процесс от 55°С до максимума
Математическая обработка полученных данных позволила построить модели для указанных режимов:
- для стадии запуска ферментатора
AT= - 0,00236W2 + 0,245W - 4,596; (1)
- для стадии непрерывной работы его. ...
AT= - 0,00411W2 + 0,429W - 8,531, ( )
где AT -скорость нарастания температуры, °С/ч; W - начальная влажность помета, %.
Выводы
1. Ферментация подстилочного помета, при высоких температурах, является важным условием получения высококачественных удобрений, отвечающих требованиям и санитарии, и агрохимии.
145
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 1999. Вып. 70.
2. Зависимости интенсивности нарастания температуры от начальной влажности, как в целом по процессу, так и в режиме непрерывной работы носят выраженный характер и могут быть представлены в виде математических моделей (1) и (2).
3. Оптимальной влажностью, для быстрого достижения рабочей температуры в ферментаторе, является влажность помета 40-60%
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Афанасьев В.Н. Современное состояние и пути повышения экологической безопасности животноводства и птицеводства // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства в Нечерноземной зоне России: Сб. научн. тр. - СПб.: НИПТИМЭСХ НЗ, 1996. - Вып.66.
2. Максимов Д.А., Афанасьев А.В. Обоснование конструкции биоферментатора для обработки отходов животноводства и птицеводства // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства в Нечерноземной зоне России: Сб. научн. тр. - СПб.: НИПТИМЭСХ НЗ, 1998. - Вып.68
3. Afanasjew W. N., Dmitrij A.M., Afanasjew A.W. Opracowanie ecologicznych, bespiecznych technologii utilizacji odchodow (IV Miedzynarodowa Konferencja Naukowa), Warszawa, 1998
Получено 11.08.99
146
