CC BY
13
Все авторы несут ответственность за свою работу и представленные данные. Все авторы внесли равный вклад в эту научную работу. Авторы в равной степени участвовали в написании рукописи и несут равную ответственность за плагиат. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
All authors are responsible for their work and the data provided. All authors have made an equal contribution to this scientific work. The authors were equally involved in writing the manuscript and are equally responsible for plagiarism. The authors declare that there is no conflict of interest.
Статья поступила в редакцию 19.06.2023; одобрена после рецензирования 20.07.2023, принята к публикации 24.07.2023.
The article was submitted 19.06.2023; approved after rewiewing 20.07.2023; accepted for publication 24.07.2023.
© Сакович Н.Е., Адылин И.П., Шилин А.С. Научная статья
УДК 628.473 DOI: 10.52691/2500-2651-2023-98-4-63-66
ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ДРЕВЕСНО-РАСТИТЕЛЬНЫХ ОТХОДОВ
Татьяна Васильевна Панова, Максим Владимирович Панов
ФГБОУ ВО Брянский ГАУ, Брянская область, Кокино, Россия
Аннотация. Проблема переработки древесно-растительных отходов существует давно и до настоящего времени не потеряла своей актуальности. Основными источниками образования отходов являются различные лесопромышленные комплексы и деревоперерабатывающие предприятия. Так же, дре-весно-растительные отходы образуются при санитарных рубках, в городском хозяйстве при проведении ежегодных сезонных работ по уходу за зелеными насаждениями (скошенная трава, опавшая листва, ветки от обрезки и древесина от валки деревьев) и в сельском хозяйстве. В свою очередь, древесно-растительные отходы являются органическим сырьём, которое может быть переработано в компост. От качества переработки и измельчения древесно-растительных отходов зависят методы переработки и их дальнейшее использование. Не мало важным вопросом является проблема негативного воздействия дре-весно-растительных отходов на окружающую среду, спровоцированная несовершенством применяемых технологий и технических средств, а также не несоблюдением установленных экологических требований. Проблема рационального использования сырья многогранна и во многом обуславливается спецификой перерабатывающей отрасли. Крупнейшим резервом экономии материальных ресурсов, расширения ассортимента, и увеличения выпуска продукции, повышения результативности перерабатывающего предприятия является комплексное использование сырья. В статье представлен разработанный измельчитель древесно-растительных отходов, который объединяет в себе три ножевые системы, что повышает качество измельчения и расширяет круг применения полученного сырья для повторной переработки отходов деревообрабатывающего и сельскохозяйственного производства.
Ключевые слова: древесно-растительные отходы, измельчитель, утилизация, экология.
Для цитирования: Панова Т.В., Панов М.В. Повышение качества измельчения древесно-растительнъа отходов // Вестник Брянской ГСХА. 2023. № 4 (98). С. 63-67. http//:doi.org/10.52691/2500-2651-2023-98-4-63-66.
Original article
IMPROVING THE QUALITY OF WOOD AND PLANT WASTE SHREDDING Tat'yana V. Panova, Maksim V. Panov
Bryansk State Agrarian University, Bryansk Region, Kokino, Russia
Abstract. The problem of processing wood and plant waste has existed for a long time and has not lost its relevance to date. The main sources of waste generation are various timber industry complexes and wood processing enterprises. Similarly, wood and plant wastes are generated during sanitary cuttings, in the municipal economy during the annual seasonal work to care for green spaces (mowed grass, fallen leaves, branches from pruning and wood from felling trees) and in agriculture. In turn, wood and plant waste is an organic raw material that can be processed into compost. The processing methods and their further use depend on the quality of processing and shredding of wood and plant waste. Not least an important issue is the problem of the negative impact of wood and vegetable waste on the environment, provoked by the imperfection of the applied technologies and technical means, as well as non-compliance with established environmental requirements. The problem of rational use of raw materials is multifaceted and is largely determined by the specifics of the processing industry. The largest reserve for saving material resources, expanding the range, and increasing output, increasing the efficiency of a processing enterprise is the integrated use of raw materials. The article presents a developed shredder of wood and plant waste, which combines three knife
systems, which improves the quality of shredding and expands the range of applications of the obtained raw materials for the recycling of waste from woodworking and agricultural production.
Keywords: wood and plant waste, shredder, utilization, ecology.
For citation: Panova T. V., Panov M.V. Improving the quality of wood and plant waste shredding. Vestnik of the Bryansk State Agricultural Academy. 2023; (4): 63-67 (In Russ.). http//:doi.org/10.52691/2500-2651-2023-98-4-63-66.
Введение. Известны следующие методы переработки доревесно-растильных отходов. Биологический метод является самым простым, и заключатся в получении компоста, то есть ценного удобрения богатого гумусом. В процессе переработки древесно-растительные отходы под воздействием бактерий разлагаются, образуя ценнейший продукт повышения плодородия почв. В простом виде используются специальные бункеры или открытые площадки, при сложных технологических решениях применяют технические средства, называемые компостёрами, которые контролируют процесс компостирования с обеспечением компостируемой массы влагой и кислородом. проводя процесс таким образом, чтобы получить компост в кротчайшие сроки. Механический метод реализуется за счет применения установок, позволяющих расщеплять и измельчать древесно-растительные отходы. Химический метод переработки позволяет при помощи химически активных веществ получить газообразные соединения с выделением теплоты. Пиролиз древесно-растительных отходов заключается в высокотемпературном нагреве, что позволяет расщеплять отходы на простые вещества, в результате чего образуются сырье в виде топлива. Эта технология требует специального дорогостоящего оборудования. Метод гидролиза позволяет получить древесный этанол, который применяется как для бытовых нужд, так производственных. Метод газификации применяется для получения газообразного топлива. Этот метод основан на процессе распада молекул древесины и превращении простых веществ в газ при небольшом, дозированном доступе воздуха во время высокотемпературного нагрева. После получения насыщенного газа происходит процесс удаления из него жидкости и очистки от углекислоты. В результате получается высококалорийный газ, пригодный для использования в промышленных энергетических установках [1 4,7].
Как было сказано выше, измельчение является наиболее распространенным способом утилизации древесно-растительных отходов. Из литературных источников известно, что наиболее оптимальным размером частиц считается 15...50 мм, так как в дальнейшем их повторное использование должно быть максимально разнообразным. В дальнейшем из измельченных древесно-растительных отходов можно получит компост, брикеты для обогрева, газ и теплоту, выделяющуюся при разложении отходов. В частности, основными факторами, влияющими на процесс компостирования, являются соотношение C:N (25:1), значение кислотности рН в конце периода (6,8.7,0), концентрация кислорода от 16 до 18,5 %, влажность сырья от 50 до 65 %, температура разогрева материала - не более 65 оС, размер частиц не более 50 мм [2, 3, 5].
Целью исследования является повышение качества измельчения древесно-растительных отходов.
Материалы и методы. Рассмотрим виды (табл. 1) и особенности измельчения растительного сырья при различных технологических процессах (табл. 2).
Таблица 1 - Вид измельчения растительного сырья
Класс D, мм d, мм
Крупное (дробление) 1000-200 250-40
Среднее (дробление) 250-50 40-10
Мелкое (дробление) 50-25 10-1
Тонкое (размол) 25-3 1-0,4
Коллоидное (размол) 0,2-0,1 До 0,001
Крупное, среднее и мелкое дробления осуществляют в дробилках сухим способом, а тонкое и коллоидное измельчение - сухим и мокрым способом.
Таблица 2 - Особенности измельчения растительного сырья
Наименование метода измельчения Способ реализации метода
Твердый, хрупкий Раздавливание, удар
Твердый, вязкий Раздавливание, распиливание
Хрупкие, средней твердости Удар, раскалывание, истирание
Вязкий, средней твердости Истирание, истирание+удар, распиливание
Для реализации этих методов используется оборудование со следующими системами измельчения (рис. 1). Ножевая система (рис. 1а) обеспечивает мелкое измельчение, средний и высокий уровни шума (зависит от двигателя). Это самая распространенная система измельчения. Валковая система (вальцы)
(рис. 1б) представлена валом, или несколькими валами, состоящими из лезвий. Эта система обеспечивает измельчение крупных и мелких садовых отходов, на низком уровне шума и является более эффективной по сравнению с другими системами. Фреза (широкая режущая шестеренка) (рис. 1в) не подходит для мягких и мелких отходов, но легко справляется с крупными ветками, при этом обеспечивается самый низкий уровень шума. Применение лески в качестве режущего органа возможно только для мульчирования мягких отходов типа листьев и мелких сорняков. Система турбинного типа (рис. 1г) представлена комбинированной валковой и ножевой системой. Выполняет те же задачи, что и ножевая, но на порядок быстрее. Шнековая система (рис. 1д) представлена объединением ножевой и фрезерной систем. Это наиболее дорогой вариант измельчителя, так как достаточно сложен в производстве и обслуживании. При этом по производительности уступает выше представленным системам [8].
а б в г д
Рисунок 1 - Системы измельчения
Результаты и их обсуждение. Повышение качества измельчения древесно-растительных отходов обеспечивается применением измельчителя древесно-растительных отходов, в котором для измельчения отходов садоводства и полеводства имеется один бункер с двумя видами режущего аппарата, в частности, в верхней части секции размещены два зубчатых валка, предназначенные для первичного измельчения веток и волокнистого материала различного диаметра и размера, один из которых закреплён на оси без возможности перемещения в горизонтальной плоскости, а второй закреплен на оси, которая, в свою очередь, может передвигаться в горизонтальной плоскости за счет соединения оси и пружин сжатия, подстраиваясь под размер измельчаемого материала, в нижней части бункера размещён режущий аппарат в виде ножей, закрепленных на штифтах и непосредственно на валу, предназначенный для окончательного измельчения растительного материала.
На рисунке 2 изображен предлагаемый измельчитель древесно-растительных отходов. Конструктивно измельчитель состоит из бункера 1, выполненного из металлических листов, в стенках верхней части которого, в подшипниках закреплены горизонтальные валы 2 и 3 с режущим аппаратом для измельчения веток в виде ведущего зубчатого валка 4 и ведомого валка 5, в нижней части бункера 1 расположен режущий аппарат для измельчения волокнистого растительного материала виде ножей 6, закрепленных на штифтах 7, которые установлены на валу 8. Регулирование количества оборотов ножевого режущего аппарата осуществляется сменой звёздочек 9 на валу 8. Электродвигатель 10 соединён с осью 2, на котором установлен зубчатый валок 4 и осью 8 по средствам цепи 11, соединяющий звёздочки 9 и 12. Вал 3 так же проходит через трубки 13, закреплённые на бункере, в которых расположены пружины сжатия 14, которые подвигают валок 5 к валку 4. Бункер установлен на раме, выполненной из стоек 15 и основания 16, способной передвигаться за счёт роликов 17 [6].
Рисунок 2 - Измельчитель древесно-растительных отходов Измельчитель древесно-растительных отходов работает следующим образом. В верхнюю часть бункера загружается растительное сырье и попадает на зубчатые валки, для первичного измельчения, далее через среднюю часть бункера, выполненного в виде усеченного конуса, частично измельченный материал попадает на ножевой аппарат, где окончательно измельчается и выгружается.
Заключение. Таким образом, предлагаемый измельчитель обеспечивает более эффективное измельчение и смешивание древесно-растительных отходов, предназначенных для повторного использования.
Список источников
1. Дабаева М.Д., Федоров И.И., Куликов А.И. Эколого-безопасная утилизация отходов: монография / Бурят. гос. с.-х. академия. Улан-Удэ: Изд-во БГСХА, 2001. 94 с.
2. Брянская область - регион с интенсивно развивающимся АПК / Н.М. Белоус, С.А. Бельченко, В.Е. Ториков, А.А. Осипов, В.В. Ковалев // Вестник Брянской ГСХА. 2022. № 1. С. 3-11.
3. Возможности и приоритеты развития агропромышленного комплекса Брянской области / С.М. Сычёв, А.О. Храмченкова, А.А. Кузьмицкая и др. // Аграрная наука. 2022. № 9. С. 84-91.
4. Материально-техническое обеспечение и инновационное развитие АПК Брянской области / С.А. Бельченко, И.Н. Белоус, В.В. Ковалев и др. // Актуальные вопросы экономики и агробизнеса: сб. тр. XII между-нар. науч.-практ. конф. Брянск: Изд-во Брянский ГАУ, 2021. С. 388-400.
5. Панова Т.В., Панов М.В. Утилизация древесно-растительных отходов // Проблемы экологизации сельского хозяйства и пути их решения: материалы национальной научно-практической конференции. Брянск, 2017. С. 107-110.
6. Измельчитель древесно-растительных отходов: пат. 209643U1 Рос. Федерация: B02C 13/00; B02C 18/00 / Т.В. Панова, М.В. Панов, Е.И. Слёзко, В.Е. Гапонова; опубл. 17.03.2022, Бюл. № 8.
7. Развитие АПК и сельских территорий: проблемы и перспективы: коллектив. монография / М.А. Бабьяк,
0.В. Дьяченко, Т.В. Иванюга и др.; под общ. ред. А.О. Храмченковой. М.: Первое экономическое изд-во, 2022. 268 с.
8. Современные особенности материально-технического обеспечения сельского хозяйства в Брянской области / В.Ф. Васькин, О.Н. Коростелева, А.А. Кузьмицкая, Ю.И. Шмидт // Экономика и предпринимательство. 2021. № 4 (129). С. 547-552.
References
1. Dabaeva M.D., Fedorov I.I., Kulikov A.I. E^kologo-bezopasnaya utilizacziya otkxodov: monografiya / Buryat. gos. s.-kx. akademiya. Ulan-Ude V Izd-vo BGSKXA, 2001. 94 s.
2. Bryanskaya oblasf - region s intensivno razvivayushhimsya APK / N.M. Belous, S.A. BeVchenko, V.E. Torikov, A.A. Osipov, V.V. Kovalev // Vestnik Bryanskoj GSKXA. 2022. # 1. S. 3-11.
3. Vozmozhnosti i prioritety' razvitiya agropromy^shlennogo kompleksa Bryanskoj oblasti / S.M. Sy'chyov, A.O. KXramchenkova, A.A. Kuz^miczkaya i dr. // Agrarnaya nauka. 2022. # 9. S. 84-91.
4. MateriaVno-tekxnicheskoe obespechenie i innovaczionnoe razvitie APK Bryanskoj oblasti / S.A. BeVchenko,
1.N. Belous, V.V. Kovalev i dr. //AktuaVny^e voprosy' e^konomiki i agrobiznesa: sb. tr. XII' mezhdunar. nauch.-prakt. konf. Bryansk: Izd-vo Bryanskij GAU, 2021. S. 388-400.
5. Panova T.V., Panov M.V. Utilizacziya drevesno-rastiteVnyk otkxodov // Problemy' e^kologizaczii seV'skogo kxozyajstva i puti ikx resheniya: materialy ' naczionaVnoj nauchno-prakticheskoj konferenczii. Bryansk, 2017. S. 107-110.
6. IzmeVchiteV drevesno-rastiteTnyk otkxodov: pat. 209643U1 Ros. Federacziya: B02C 13/00; B02C 18/00/ T.V. Panova, M.V. Panov, E.I. Slyozko, V.E. Gaponova; opubl. 17.03.2022, Byul. # 8.
7. Razvitie APK i seVskikx territorij: problemy ' i perspektivy\ kollektiv. monografiya / M.A. Bab^yak, O.V. Dyachenko, T. V. Ivanyuga i dr.; podobshh. red. A.O. KXramchenkovoj. M.: Pervoe e^konomicheskoe izd-vo, 2022. 268 s.
8. Sovremenny^e osobennosti materiaino-tekxnicheskogo obespecheniya seVskogo kxozyajstva v Bryanskoj oblasti / V.F. Vas^kin, O.N. Korosteleva, A.A. Kuz^miczkaya, YU.I. SHmidt //E^konomika i predprinimateVstvo. 2021. # 4 (129). S. 547-552.
Информация об авторах:
Т.В. Панова - кандидат технических наук, доцент кафедры безопасности жизнедеятельности и инженерной экологии, ФГБОУ ВО Брянский ГАУ, [email protected].
М.В. Панов - кандидат технических наук, доцент кафедры автоматики, физики и математики, ФГБОУ ВО Брянский ГАУ.
Information about the authors:
T.V. Panova - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Life Safety and Engineering Ecology, Bryansk State Agrarian University, [email protected].
M.V. Panov - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Automation, Physics and Mathematics. Bryansk State Agrarian University.
Все авторы несут ответственность за свою работу и представленные данные. Все авторы внесли равный вклад в эту научную работу. Авторы в равной степени участвовали в написании рукописи и несут равную ответственность за плагиат. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
All authors are responsible for their work and the data provided. All authors have made an equal contribution to this scientific work. The authors were equally involved in writing the manuscript and are equally responsible for plagiarism. The authors declare that there is no conflict of interest.
Статья поступила в редакцию 19.04.2023; одобрена после рецензирования 20.07.2023, принята к публикации 24.07.2023.
The article was submitted 19.04.2023; approved after rewiewing 20.07.2023; accepted for publication 24.07.2023.
© Панова Т.В., Панов М.В.
