CC BY
28
УДК 631.862:631.333
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ОРГАНИЧЕСКИХ КОМПОСТОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ АЭРАТОРОВ-СМЕСИТЕЛЕЙ
Ирина Владимировна Кокунова, к. техн. н, доцент Евгений Геннадьевич Котов, магистрант
ФГБОУ ВО «Великолукская государственная сельскохозяйственная академия», Россия, г. Великие Луки
В связи с интенсивным развитием животноводства на Северо-Западе России наблюдается и увеличение отходов производственной деятельности сельскохозяйственных предприятий. Возникают проблемы по сбору, хранению и переработке различных форм навоза, особенно его жидкой и полужидкой фракций. Это определяет и постановку новых задач по снижению экологических рисков на природную среду, а также по решению проблем, связанных с утилизацией отходов животноводства. Одним из эффективных способов утилизации отходов животноводства является производство на их основе органических компостов. В качестве компонентов компостных смесей могут использоваться торф, солома, сапропели, отходы лесозаготовок и органические отходы промышленных предприятий, а также и другие составляющие. Дополнительные затраты на производство компостов окупаются улучшением почвенного плодородия и повышением урожайности сельскохозяйственных культур.
Для производства качественных органических компостов на основе отходов животноводства и сокращения сроков их созревания необходимо проводить тщательное перемешивание и измельчение составляющих компонентов смеси как в период закладки компостных буртов, так и при их созревании. В этом случае улучшается поступление кислорода в разные зоны компостных куч, исключается образование «мертвых зон», интенсифицируются микробиологические процессы. Для выполнения указанных операций нужна специализированная техника, в частности, аэраторы-смесители компостов.
Проведенный анализ технического обеспечения процесса приготовления компостов показал, что машины такого типа в России не производятся. Чаще всего при производстве компостов применяются погрузчики общего назначения. Однако они недостаточно эффективно осуществляют перемешивание компонентов смеси, что приводит к снижению качественных показателей производимых компостов и увеличению сроков их созревания.
Учеными ФГБОУ ВО «Великолукская государственная сельскохозяйственная академия» ведется работа по созданию машин нового типа - аэраторов-смесителей компостов. В настоящее время разработаны действующие модели технических средств, проводятся исследования по обоснованию оптимальных конструктивных и технологических параметров машин.
Ключевые слова: отходы животноводства, экологическая безопасность, утилизация навоза, органические компосты, аэраторы-смесители компостов.
Введение
В последние годы в СевероЗападном регионе Российской Федерации интенсивно развивается животноводство, в связи с чем наблюдается увеличение отходов произ-
водственной деятельности животноводческих комплексов. Возникают проблемы по сбору, хранению и переработке различных форм навоза, особенно его жидкой и полужидкой фракций [1, 5]. Это ставит и новые
задачи по снижению экологических рисков на природную среду, а также по решению проблем, связанных с утилизацией отходов животноводства.
Одним из эффективных способов утилизации отходов животноводства является производство на их основе органических компостов. В качестве компонентов компостных смесей могут использоваться торф, солома, сапропели, отходы лесозаготовок и органические отходы промышленных предприятий, а также и другие составляющие. Дополнительные затраты, связанные с производством компостов, окупаются повышением урожайности сельскохозяйственных культур и улучшением почвенного плодородия.
Материал и методы
Современное компостирование является аэробным процессом и состоит из нескольких стадий: лаг-фазы, мезофильной, термофильной и созревания. Каждая стадия процесса характеризуется различными консорциумами организмов. От того, как протекают микробиологические процессы, зависят сроки созревания компостов и качество получаемых удобрений. Так, на первой стадии компостирования микроорганизмы «приспосабливаются» к типу компонентов смеси и условиям обитания в компостном бурте. На этой же стадии начинается разложение органических составляющих, но общая численность популяции микроорганизмов и температура массы еще малы. Во второй фазе разложение субстратов усиливается, число микроорганизмов постоянно растет. Вначале разложению подвергаются
простые сахара и углеводы, а с момента их истощения бактерии принимаются за переработку целлюлозы белков, выделяя при этом комплекс органических кислот, необходимых для питания других микроорганизмов.
Третья фаза компостирования сопровождается значительным повышением температуры, вызванным ростом числа термофильных бактерий и продуктов их метаболизма. Температура +55 оС является губительной для большинства патогенных и условно-патогенных микроорганизмов человека и растений. Однако она не влияет на аэробные бактерии, которые продолжают процесс компостирования: происходит ускоренный распад белков, жиров и сложных углеводов. Когда заканчиваются пищевые ресурсы, температура компостируемой массы начинает постепенно снижаться.
В четвертой стадии в компостном бурте начинают доминировать мезофильные микроорганизмы, а температура показывает наступление стадии созревания. В данной фазе оставшиеся органические вещества образуют комплексы, устойчивые к дальнейшему разложению. Их называют гуминовыми кислотами или гумусом. Получаемый компост легко разрыхляется и становится сыпучим. Для его внесения на поля можно использовать кузовные разбрасыватели органических удобрений [2].
Для производства качественных органических компостов и сокращения сроков их созревания необходимо проводить тщательное перемешивание и измельчение компонентов смеси как в период заклад-
ки буртов, так и при их созревании [4]. В этом случае улучшается поступление кислорода во все зоны компостных куч, исключается образование «мертвых зон», ускоряются микробиологические процессы. Под влиянием микроорганизмов и повышенных температур более интенсивно начинают протекать процессы минерализации органического вещества и начинает происходить постепенный переход питательных веществ компонентов компостной смеси в доступную для растений форму.
Результаты и обсуждение
Для осуществления процессов перемешивания и измельчения компостных смесей необходимы специальные технические средства - аэраторы-смесители компостов [3, 6].
Проведенный анализ машин, применяемых при производстве органических компостов, показал, что машины такого типа в России не производятся. Чаще всего для этих целей используются погрузчики общего назначения, оснащаемые различными сменными адаптерами. Такие машины недостаточно эффективно производят перемешивание
компонентов смеси, что негативно сказывается на качественных показателях производимых компостов и приводит к увеличению сроков их созревания.
В настоящее время на кафедре «Автомобили, тракторы и сельскохозяйственные машины» ФГБОУ ВО «Великолукская государственная сельскохозяйственная академия» ведется работа по разработке аэраторов-смесителей компо-стов (рисунок 1).
Создана действующая модель машины, проводятся исследования по подбору оптимальных конструктивных и технологических параметров технического средства.
Основными узлами разработанной машины являются: рама арочного типа 3, верхний шнековый рабочий орган 4 со встречной навивкой, нижний шнек 6 с бросающей зубчатой лопастью 5, опорные колеса 1 с механизмом поворота 2, механизм привода рабочих органов 7, механизм навески 8. Машина агрегатируется с тракторами тягового класса 1,4. Привод рабочих органов осуществляется от ВОМ трактора с частотой вращения 540±20 мин-1.
1 - колеса опорные; 2 - мост поворотный; 3 - рама; 4 - шнек верхний; 5 - лопасть зубчатая; 6 - шнек нижний; 7 - механизм привода рабочих органов;
8 - механизм навески Рисунок 1 - Аэратор-смеситель органических компостов
Достоинствами данной машины по сравнению с зарубежными аналогами являются: простота конструкции, удобство технического обслуживания, возможность агрегатирования с наиболее часто применяемыми в хозяйствах тракторами, высококачественное перемешивание компонентов компостных смесей за счет использования двух шнеко-роторов.
Выводы
Таким образом, приоритетной экологической проблемой животноводства Северо-Западного региона России является утилизация навоза, особенно на крупных животноводческих комплексах с большими объемами его выхода. В качестве
перспективных способов утилизации отходов животноводства следует отметить их компостирование с применением специальных технических средств - аэраторов-смесителей. Внедрение машин такого типа в производство позволит получать качественные органические удобрения при сокращении сроков их созревания и сделает их более безопасными для человека и животных. Кроме того, аэраторы-смесители дают возможность утилизировать полужидкую фракцию навоза и вносить получаемые удобрения по технологии, характерной для твердых органических удобрений с помощью широко распространенных машин.
Библиографический список
1. Аржанкова Ю.В. Промышленное животноводство на территории водосборного бассейна Западной Двины Российской Федерации / Ю.В. Аржанкова // Известия Великолукской государственной сельскохозяйственной академии. - 2017. - №1. - С.2-11.
2. Аэратор-смеситель АСК-4,5 - базовая машина в реализации технологии ускоренного приготовления органических компостов / Л.Я. Степук, А.А. Лях, В.Р. Петровец и др. // Вестник Белорусской государственной сельскохозяйственной академии. - 2011. - №3. - С.138-142.
3. Кокунова И.В. Разработка классификации технических средств для производства органических компостов / И.В. Кокунова, Е.Г. Котов, В.А. Ружьев // Роль молодых ученых в решении актуальных задач АПК: сб. по материалам Междунар. науч.-практ. конф. - СПб-Пушкин: СПб ГАУ, 2018. - С.179-182.
4. Котов Е.Г. Основные направления повышения качества внесения органических удобрений / Е.Г. Котов, С.Ю. Коротков // Динамика взаимоотношений различных областей науки в современных условиях: сб. ст. Междунар. науч.-практ. конф. - Стерлитамак: АМИ, 2018. -С.168-170.
5. Котов Е.Г. Разработка аэратора-смесителя для производства торфокомпостных удобрений / Е.Г. Котов, И.В. Кокунова // Приоритетные направления студенческой науки в XXI веке: сб. материалов Междунар. науч. студ. конф. - Великие Луки: РИО ВГСХА, 2017. -С.17-19.
6. Петрова И.И. Повышение эффективности внесения твердых органических удобрений путем разработки нового распределяющего устройства для навозоразбрасывателя / И.И. Петрова, И.В. Кокунова // Известия Великолукской государственной сельскохозяйственной академии. - 2013. - №4. - С.19-23.
E-mail: i.kokunova@yandex .ru
182112 Псковская область, г. Великие Луки, пр. Ленина, д. 2, ФГБОУ ВО Великолукская ГСХА
Тел.: +7 (81153) 7-16-22
