CC BY
169
ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АПК
УДК 628.473
РОЛЬ АЭРАЦИИ В ПРОЦЕСС Е ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОМПОСТА
Е.Г. ЛУМИСТЕ, Т.В. ПАНОВА, Ю.А. РЫЧЕНКОВА ФГБОУ ВПО «Брянская государственная сельскохозяйственная академия»
В статье рассмотрен процесс разложения растительных материалов в аэробных условиях, значение и режимы аэрации при компостировании, виды простейших аэраторов и предложена система принудительной аэрации компоста
Разложение - процесс распада органической субстанции в аэробных условиях, то есть в присутствии кислорода, обеспечиваемый определенными микроорганизмами. При достаточной влажности и доступе воздуха микроорганизмы питаются, разлагая органический материал, и получают при этом жизненную энергию не от солнечного снега, а в результате процесса окисления углерода в двуокись углерода. Процессы окисления сопровождаю гея высвобождением значительного количества тепловой энергии, как при сгорании. Микроорганизмы живут, расщепляя природные углеродные соединения, в различных формах симбиоза до тех пор, пока есть необходимые для их жизнедеятельности вещества. Затем они отмирают, предоставляя органическую субстанцию своих организмов и полученных продуктов распада для жизни других микроорганизмов. Гниение является процессом, противоположным разложению, так как протекает в анаэробных условиях, то есть без доступа кислорода. Самый простой способ контроля начала гниения - органолептический, так как неприятные запахи указывают на начало анаэробного процесса. В процессе гниения при распаде органических соединений возникают токсичные, вредные для здоровья растений вещества [1].
Компостирование представляет собой контролируемый аэробный процесс разложения, потому что для метаболизма и дыхания микробов, участвующих в разложении, необходимо присутствие кислорода. Технология приготовления компоста с использованием подачи воздуха под компостируемую массу принадлежала Синдену. В 60-х годах XX в. она была усовершенствована Сарацином. Именно с этого времени для производства компоста стали использовать аэрацию буртов. Этот метод получил широкое распространение в 90-х годах того же века, когда для производства компоста стали использовать аэрированные полы, бункера и тоннели [5].
Потребность в кислороде меняется на протяжении всего процесса компостирования, состоящего из четырех основных стадий (фаз). Она низка в мезофильной стадии, возрастает до максимума примерно через 2-3 недели от закладки компоста в термофильной фазе и падает до нуля во время стадии созревания и гумификации. Идеальной считается концентрация
кислорода, равная 16 - 18,5 %. Компостирование может быть пассивным, с поддержанием необходимой концентрации кислорода посредством природной диффузии и конвекции, и активным, с продуванием воздуха или переворачиванием (подработкой) всего материала [3].
При пассивном компостировании без применения устройств, обеспечивающих доступ кислорода в компостный бурт, в нем можно условно выделить три зоны ферментации. Поверхностная зона толщиной от 15 до 20 см постоянно подвергается переменам погоды. Процесс ферментации здесь всегда замедлен вследствие нарушения температурно-влажностного режима. Вторая зона (серединная) находится в оптимальных условиях протекания биотермического аэробного процесса под защитой поверхностного слоя. Третья зона появляется в буртах при недостаточной аэрации компостированного материала. Здесь аэробным бактериям не хватает кислорода |4].
При активном компостировании для аэрации можно применять перфорированные трубки, вставляемые в компостный бурт или устройства, называемые ручными аэраторами, представляющие собой лопасть или спираль на ручке длиной около 90 см (рис. 1). Последние предназначены не столько для аэрирования компостного бурта, сколько для его перемешивания вручную. Такие спиральные аэраторы в основном используются при компостировании в домашних условиях [6].
Аэраторы, предназначенные для промышленных установок, должны обеспечивать равномерную, регулярную подачу кислорода воздуха внутрь компостного бурта. Удовлетворяет данным требованиям разработанная нами (рис. 2) система аэрации, состоящая из сплошной горизонтальной приточной трубы, перфорированных вертикальных труб и насоса, которую можно применять как при компостировании на площадках, так и при заглубленном способе (в приямке) [2].
Трубки аэрации
Compost Turner
Tumbleweed Aerator
Рисунок 1 - Простейшие аэраторы
1 2 3
/// /// /// /
I - насос; 2 - приточная труба; 3 - трубы аэрации Рисунок 2 - Система аэрации для компостного бурта или приямка
Для бурта или приямка объемом 1 м3 размеры элементов системы аэрации следующие: // = 0.5 м, h = 1,5 м, длина трубы аэрации /? - 0,8 м, горизонтальная труба диаметром 110 мм, перфорированные трубы диаметром 50 мм. Объем системы аэрации составляет 0,081, м3. Время заполнения системы, то есть время от начала работы насоса INTEX 66630, производительностью 3200 л/ч, до начала аэрации равно 1,5 мин.
Система аэрации работает следующим образом. Насосом в горизонтальную приточную трубу нагнетается воздух, который по перфорированным вертикальным трубам аэрации поступает в компостную массу, насыщая ее кислородом. Периодичность аэрации зависит от выбранной технологии компостирования. При технологии высокого уровня для получения высококачественного компоста в короткие сроки необходима ежедневная аэрация бурта (0,6-1,8 м3 воздуха в сутки на 1 кг летучей части твердых веществ) с длительностью 15 мин и перерывами 45 мин [5J.
Таким образом, для приготовления качественного компоста необходимо аэрировать растительные материалы в процессе их ферментативного разложения. Кроме того аэрация при компостировании выполняет и другие функции - поток воздуха удаляет диоксид углерода и избыточную воду, образующиеся в процессе жизнедеятельности микроорганизмов, а также отводит теплоту (при разогреве массы выше 65 °С) благодаря испарительному теплопереносу.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ковалев, Н.Г. Органические з'добрения в XXI веке (биоконвертация органического сырья) / Н.Г. Ковалев, И.Н. Барановский. - Тверь: ЧуДо, 2006. -302 с.
2. Пат. 99864 Российская Федерация, МПК F28F 13/00, A01F 25/22. Пригочно-вытяжная установка с теплоушлизатором [Текст]/ Панова Т. В., Лумисте Е. Г., Панов М. В.; опубл. 27.11.10, Бюл. № 33. - 2 с. : ил.
3. Шаланда, А. В. Искусство и наука компостирования / А. В. Шаланда // Коммерческая биотехнология. - М.: Академия Биотехнологии, 2009 г.
4. Ягодин, Б. А. Агрохимия / Б. А. Ягодин, Ю.П.Жуков. - М.: Мир, 2004. - 584 с. -ISBN 5-03-003615-6.
5. Effects of aeration strategies on the composting process. Pt 1. Experimental studies // Transactions of the ASAE.-2004.-Vol.47,N 5.-P. 1697-1708
6. Интернетресурс www.growing-mushrooms.ru/composting-in-bin
THE ROLE OF AERATION IN THE COMPOST
E.G. Lumiste, T.V. Panova, U.A. Rychenkova The Bryansk State Agricultural Academy SUMMARY
The article describes the process of decomposition under aerobic conditions, the importance of aeration in the compost-vanii, protozoa, aerators and aeration system for composting mound or pit.
