CC BY
122
ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АПК
УДК 628.473,613.6
УСТАНОВКА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОМПОСТА
Е.Г. ЛУМИСТЕ. Т.Н. ПАНОВА, М.В. ПАНОВ ФГБОУ ВПО «Брянская государственная сельскохозяйственная академия»
Рассмотрены фазы компостирования, микро- и макроорганизмы, участвующие в микробиологическом процессе, а так же последствия их воздействия на здоровье человека. Предложена механизированная установка с ворошителем и разработана технологическая схема приготовления компоста, снижающая время контакта человека с патогенной микрофлорой компостируемой массы.
Согласно ГОСТ Р 53042-2008 компостирование - это биотермический процесс минерализации и гумификации органических отходов, происходящий в аэробных условиях под воздействием микроорганизмов.
По ГОСТ Р 53116-2008 компостирование относят к способу обезвреживания бытовых, сельскохозяйственных и некоторых промышленных отходов. Компостированию не подлежат больничные отбросы, субпродукты из ветлабораторий и отдельно фекалии. К компосту не допускаются примеси ядохимикатов, радиоактивных, дезинфицирующих и других токсических веществ, а также смолы и гудрона в количес твах, влияющих на процессы гумификации.
Обезвреживание отбросов при компостировании происходит в результате гибели большей части патогенных микроорганизмов (кроме споровых форм), яиц гельминтов и личинок мух под влиянием высокой температуры (не ниже 50 °) и антагонистического воздействия микроорганизмов, а также вследствие разложения органического вещества отбросов и синтеза гумуса (перегноя), безвредного в санитарном отношении, являющегося хорошим удобрением [1].
Процесс компостирования зависит от активности микро- и макроорганизмов (рис. 1), которые нуждаются в источнике углерода для получения энергии и биосинтеза клеточного матрикса, а также в источнике азота для синтеза клеточных белков.
Рисунок 1 - Микро- и макроорганизмы, участвующие в процессе компостирования
Применение контроля основных параметров процесса и активизация жизнедеятельности микроорганизмов путем принудительной аэрации и ворошения органического сырья отличает компостирование от естественно протекающего гниения или разложения [3].
Считается, что приготовление компоста — это экологически чистый процесс, позволяющий, с одной стороны, утилизировать отходы, а с другой - получить органическое удобрение [1]. Однако обращение с отходами при использовании любой технологии сопряжено с множеством рисков, присущих опасным объектам. Приоритетными в списке профессиональных вредностей при компостировании выступают патогенные, аллергенные микроорганизмы и микробные токсины. Вторая опасность связана с развитием мезо- и термофильных, термотолерантных грибов и актиноминетов. играющих важную роль в деградации биологических отходов. Среди этих микроорганизмов обнаруживаются возбудители инфекционных, аллергических заболеваний [2, 3]. Практически все органические отходы содержат патогенные организмы. В результате эпидемиологических и экспериментальных исследований установлено, что в ходе изготовления компостов могут развиваться потенциально патогенные плесени. Была установлена четкая связь развития атипического аллергического ринита, конъюнктивита и бронхиальной астмы при контакте со спорами грибов. Количество и частота появления некоторых медицински значимых грибов, как правило, выше в вермикомпостах, нежели в обычных компостах. Наибольшая обсем елейность среды отмечена для вермикомпоста на основе птичьего помета [2, 3].
Теоретическими исследованиями процессов, происходящих в компостном бурте, занимались Гаевский Э.М., Маслов B.C., Мамченко И.П., Ковалёв Н.Г., Марфенина O.E., Кларенс Г.Голуэк, Шаланда A.B.. Но вопросы, связанные с определением числа патогенных микроорганизмов, формирующих определенные риски для рабочих, контактирующих с компостируемым материалом, изучены недостаточно.
При компостировании принято выделять следующие фазы: лаг-фазу (распада), мезо-фильную (реконструкции), термофильную (синтеза), фазу созревания и гумификации. Анализируя труды, посвященные компостированию, можно сделать вывод о том, что температура является первоочередным и ведущим фактором компостирования. Температура является катализатором развития вредных для человека микроорганизмов [6]. В связи с этим можно утверждать, что термофильная фаза является ведущей в компостировании и обеспечивает активизацию жизнедеятельности микроорганизмов, многие из которых являются опасными для человека. Возникает необходимость в рассмотрении функциональной зависимости температуры от времени в течение всей термофильной фазы.
Анализируя работы по деятельности микроорганизмов в компостной массе, можно заключить, что число патогенных микроорг анизмов зависит от следующих факторов: темпера-
туры компостной массы 1К (°С); температуры воздуха (в (°С); водородного показателя рН; влажности у (%); числа патогенов на начало термофильной фазы Ы0 (1/кг); числа патогенов в конце термофильной фазы N (1/кг) [6].
Распределение температуры в компосте имеет вид
1к =//г + ^ехр(-т-г)--)+40. СП
V г г) К '
где т - время протекания термофильной фазы, с;
г - постоянная разложения органического вещества, 1/с.
На основании теории подобия с учетом значимых факторов составлено критериальное уравнение для определения числа микроорганизмов в конце термофильной фазы
(2)
ч
где /?„ - поправочный коэффициент, вводимый при планировании эксперимента; VI, Ч>2, Уз - коэффициенты, получаемые в результате эксперимента.
После подстановки выражения (1) в выражение (2) получено критериальное уравнение в окончательном виде с учетом поправочных коэффициентов
N = Вп М0 ■ рН" ^ (---^---Г . (3)
А(т 4- - (ехр(-гг) - —) + 40 г г
Данное выражение позволяет прогнозировать рост патогенных микроорганизмов и проектировать защитные мероприятия.
Для минимизации времени контакта человека с органическим сырьем разработана установка для приготовления компоста (рис. 3), на которую получены патенты и положительное решение о выдачи патента [4, 5].
а б
а - принципиальная схема; б - общий вид
I - рама, 2 - электродвигатель, 3 - цепная передача, 4 - контейнер, 5 - вал, б - пальцы, 7 - створки днища, 8 - труба аэрации, 9 - перфорированная труба, 10- труба орошения, 11 - форсунка
Рисунок 3 - Установка для приготовления компоста с ворошителем
Для обеспечения аэрации компостируемого материала предусмотрена приточная система труб, состоящая из основной горизонтальной трубы и вертикальных перфорированных труб аэрации. Увлажнение компостируемого материала осуществляется посредством системы орошения, состоящей из водопроводной трубы и форсунок. Перемешивание компостируемого материала в процессе приготовления обеспечивается ворошителем битерного типа. По истечении срока компостирования вы^узка готового компоста осуществляется через открывающиеся створки днища самотеком.
Технологический процесс приготовления компоста из растительных материалов без добавления помета или навоза в устройстве с ворошителем состоит из следующих основных операций: сбор растительного сырья, не требующего измельчения и погрузка его в контейнер с помощью средств механизации; измельчение (при необходимости) и закладка растительного сырья на компост; регулярное перемешивание ворошителем битерного типа; аэрация через систему приточных воздуховодов; орошение через систему водоснабжения с форсунками; утилизация избыточной теплоты (при разогревании компоста до температуры 65°С и выше); выгрузка готового компоста на сито, просевание, отправка неразложившихся остатков на повторное компостирование, затаривание; транспортировка к месту хранения или использования (рис. 2).
В крестьянских, фермерских хозяйствах, а так же на личных подворьях технологический процесс может быть упрощен и состоять из следующих основных операций: сбор, измельчение и закладка растительного сырья в контейнер вручную; перемешивание растительного сырья в установке с ворошителем; орошение и аэрация через систему водо- и воздухоподведения; выгрузка готового компоста на сито, просеивание и отправка неразложившихся остатков на повторное компостирование.
а
ж
л
ЬсзЗу»
А.
и
ЧО 1 о|о О № 0
Ш
1 - измельчитель, 2 - растительное (недревесное) сырье, 3 - обрезь, 4 - измельченное растительное сырье, 5 - остатки корма, 6 - контейнер, 7 - система подачи воздуха, 8 - груба орошения, 9 - форсунки, 10 - система воздухоотведения, 11 - отапливаемое помещение, 12 - сито, 13 - тара для готового компоста, 14 - бульдозер, 15 - грейферный погрузчик, 16 - кран
Рисунок 2 - Технологическая схема приготовления компоста
ЛИТЕРАТУРА
1. Мамченков, И. П. Компосты, их приготовление и применение [Текст] / И. П. Мам-ченков,- М.: Сельхозиздат, 1962.- 80 с.
2. Марфенина, О.Е. Антропогенные изменения комплексов микроскопических грибов в почвах [Текст]. Автореф. дис. докт. бяол. н. - М. : МГУ, 1999. - 48 с. Специальность 03.00.27 - Почвоведение.
3. Шаланда, А. В. Оценка риска здоровью при компостировании органических отходов [Текст] / А. В. Шаланда // Жизнь без опасностей. Здоровье. Профилактика. Долголетие №04-2009-01-2010 г.
4. Пат. № 107893 Российская Федерация, МПК A01F 25/14. Контейнер для растительных материалов [Текст] / Лумисте Е. Г., Панова Т. В., Панов М. В. ; опубл. 10.09.2011, Бюл. №25. -2с.: ил.
5. Пат. № 107894 Российская Федерация, МПК A01F 25/22, F28F 25/00, F28F 13/00. Приточно-вытяжная установка для получения органического удобрения и утилизации тепла [Текст] / Лумисте Е. Г., Панова Т. В., Панов М. В.; опубл. 10.09.2011, Бюл. №25. - 2 с.
6. Чернова, Н. М. Зоологическая характеристика компостов [Текст] / Н. М. Чернова. -М.: Наука, 1966.-213 с.
SET ТО MAKE COMPOST
E.G. Lumiste, T.V. Panova, M.V. Panov The Bryansk State Agricultural Academy SUMMARY
We consider the phase of composting, micro-and macro-organisms, microbiological processes involved in the-se, and as a consequence of their effects on human health. Flow diagrams for making corn-position, minimizing human contact with kopostiruemoy mass while minimizing the negative impact of harmful factors of the composting process.
