CC BY
123
УДК 631.333.93
ВЛИЯНИЕ АКТИВНОЙ АЭРАЦИИ НА ИНТЕНСИВНОСТЬ ПРОТЕКАНИЯ БИОТЕРМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В КОМПОСТИРУЕМОЙ СМЕСИ
В.В. Миронов, В.Д. Хмыров
Мичуринский государственный аграрный университет Представлена членом редколлегии профессором В. И. Коноваловым
Ключевые слова и фразы: активная аэрация; бурт; компост; удобрения.
Аннотация: Выяснено, что на интенсивность протекания микробиологического процесса при компостировании соломонавозных смесей в буртах влияет плотность, влажность, соотношение компонентов в исходной смеси, а также наличие активной аэрации. Проведенные экспериментальные исследования показали, что активная аэрация компостной смеси в буртах влажностью 67% при соотношении навоза КРС и соломы 50 : 50 в объеме 60 м3 в сутки на тонну смеси позволяет значительно увеличить температуру саморазогрева и свести сроки приготовления компостов к минимуму - 38 сут.
В процессе компостирования смесей экскрементов животных и птицы с различными влагопоглощающими материалами в аэробных условиях происходит саморазогрев материала до 65...70°С. Время подготовки твердого органического удобрения (компоста) зависит от интенсивности протекания биотермических реакций. Известно, что тепловыделение смеси навоза крупного рогатого скота (КРС) с торфом при аэробном разложении гораздо ниже, чем смеси навоза КРС с соломой [2, 4]. Основными факторами, определяющими интенсивность биотер-мических процессов, являются: концентрация водородных ионов в среде, соотношение углерода и азота в исходной смеси, влажность компостных смесей и некоторые другие [1, 5, 6].
Кроме того, известно, что активная аэрация компостной смеси применяется в технологических процессах получения компоста на стационарных ферментаторах барабанного и модульного типов [3]. К сожалению, в литературе отсутствуют данные о том, как активная аэрация и состав компостной смеси в натурных буртах влияют на рост температуры.
Цель настоящей работы заключалась в оценке влияния активной аэрации на интенсивность биотермического процесса в натурных буртах.
Материалы и методы
Для оценки влияния принудительной аэрации на интенсивность протекания биотермических процессов в компостных смесях, приготовленных на основе навоза КРС и соломы, было заложено четыре бурта исследуемой смеси массой по 3 тонны, имеющие состав и свойства, представленные в табл. 1.
Бурты укладывались грейферным погрузчиком ПЭ-0.8Б.
Исследования проводили в весенний период с температурой окружающего воздуха от 13 до 27оС. Активная аэрация бурта обеспечивалась экспериментальной установкой, представленной на рис. 1. Подача воздуха производилась один раз в сутки в объеме 60 м3 на тонну смеси.
Таблица 1
Состав и свойства экспериментальных буртов
№ Состав смеси (навоз, КРС: солома) Насыпная плотность Рн , кг/м3 Влажность смеси % Угол естественного откоса а, град. Высота бурта Н, м Способ аэрации
компостная смесь т с о о * ы в о т о г ь с е ме с в с о о к т с о § ’§ ы в о т о г ь с е ме с в с о о к т с о § ’§ ы в о т о г ь с е ме с в с о о к т с о § ’§ ы в тов о г
1 90:10 1057 112 3 88 53 42 47 1.2 1.0 естественная
2 112 0 52 45 0.9 активная
3 50:50 800 840 67 58 58 58 2.0 1.7 естественная
4 107 1 56 53 1.1 активная
В качестве наполнителя использовали пшеничную солому длиной 400±100 мм.
Насыпную плотность смеси определяли по формуле
Рн = т0 / V,
где т0 - масса образца, кг; V - объем образца, м3.
Объем конусного бурта рассчитали через высоту, определяемую с помощью размерной рейки 6 (рис. 1), вставленной в центр бурта. Перед закладкой компоненты смесей были взвешены на автомобильных весах.
Процентное содержание влаги определяли путем взвешивания проб в сушильном шкафу при Т = 105оС на технических весах ВТК-500 ±0,01-10-3 кг до прекращения убыли в весе.
Относительную влажность материала рассчитали по формуле
Ж = [(а - Ъ)/(а - с)] • 100 %,
где а - масса пробы с бюксом (200x200x200) до сушки, г; Ъ - масса пробы с бюксом после сушки, г; с - масса бюкса, г.
Рис. 1 Схема укладки бурта с установкой активного аэрации:
1 - компостная смесь; 2 - диффузор; 3 - подводящая труба; 4 - вентилятор; 5 - угломер;
6 - размерная рейка
Угол естественного откоса определяли по образующей конусного бурта в пяти местах с помощью угломера 5 (рис. 1) оригинальной конструкции.
Полученные результаты сведены в табл. 1.
Интенсивность биотермических процессов оценивалась по изменению температуры компостируемой смеси. Замеры температуры производились с помощью дистанционного термометра ТЭТ-2 в 37 точках на трех уровнях по схеме, представленной на рис. 2. Расстояние от поверхности бурта в каждой точке составляло 0,15; 0,5; 1,0 м. За температурным режимом следили в течение 38 суток. Готовность компоста определяли экспресс-методом (концентрация аммиака снижается, а углекислого газа увеличивается).
Рис. 2 Схема замера и температурное поле в сечении экспериментального бурта № 4
За основные показатели готовности компоста приняты: стабилизация продукта (снижение тепла компостируемой массой, прекращение выделения аммиака и повышение концентрации углекислого газа) и обеззараживание массы от патогенной микрофлоры, гельминтов, семян сорных растений (выдержка при температуре 53 оС не менее трех суток [1, 6 ]).
Рис. 3 Температурный режим в компостируемых буртах
Результаты
По полученным данным построены зависимости (рис. 3) максимальной температуры от времени компостирования.
Проведя анализ графиков изменения температуры (рис. 3) было выяснено, что в буртах с естественной аэрацией в весенний период температура наиболее интенсивно росла в варианте с соотношением соломы и навоза КРС 50:50 (бурт № 3) и достигла отметки 51 оС на седьмой день после закладки бурта. В варианте закладки бурта № 1 температура не поднялась выше 24 оС.
В то же время в вариантах с активной аэрацией аналогичная компостная смесь (бурт № 4) достигла температуры 67 оС на пятый день после закладки бурта, в 25 точках из 37 температура достигла значений, больше или равных 53 оС. В варианте закладки бурта № 2 с соотношением компонентов 90:10 температура не поднималась выше 49 оС.
Вскрытие бурта № 4 спустя 38 суток после начала эксперимента показало, что масса была рыхлой, темного цвета, без неприятного запаха. Анализ пробы компоста экспресс-методом показал: аммиак в газовой фазе отсутствует; углекислый газ присутствует. Эти данные позволяют сделать вывод о том, что масса имеет все признаки готового компоста.
Результаты исследований показали, что биотермический процесс протекал наиболее интенсивно в варианте укладки бурта № 4: при соотношении соломы и навоза КРС 50:50, влажность смеси 67 %, насыпная плотность 800 кг/м3.
Выводы
Проведенные исследования убедительно показали, что активная аэрация является одним из основных условий интенсификации биотермических процессов, идущих в компостируемой массе. Аэрация компостной смеси в буртах влажностью 67 % при соотношении навоза КРС и соломы 50:50 в объеме 60 м3 в сутки на тонну смеси позволяет значительно увеличить температуру саморазогрева и свести сроки приготовления компостов к минимуму - 38 сут.
Список литературы
1. Андреев В.А., Быкова А.В., Деревягин В.А., Попов П.Д. Обезвреживание навоза от жизнеспособных семян сорняков. - М.: Росагропромиздат, 1988.
2. Архипченко И.А. Микробиологическая переработка отходов животноводства // Вестник с.-х. науки. - 1988. - №2.
3. Афанасьев А.В. Повышение эффективности производства удобрений путем оптимизации параметров двухстадийной биоферментации навоза и помета: Дис... канд. техн. наук. - СПб-Пушкин, 2000.
4. Лопес де Гереню В.О., Курганова И.Н. Влияние добавок минеральных удобрений на тепловыделение торфонавозной смеси при аэробном компостировании // Вестник Российской Академии с.-х. наук. - 1997 - №3.
5. Мишустин Е.Н. Термофильные микроорганизмы в природе и практике. -М.-Л.: Изд. АН СССР, 1987.
6. Туваев В.Н. Технологические процессы и требования к комплексам технических средств для механизированного приготовления компостов на животноводческих фермах и птицефабриках: Дис. канд. техн. наук. - Ленинград-Пушкин, 1984.
Influence of Active Aeration on the Intensity of Biothermal Processes
in Composted Mixture
V.V. Mironov, V.D. Khmyrov
Michurinsk State Agricultural University
Keywords and phrases: aeration; elamp (storagepill) compost; fertilizers.
Abstracts: It is found out that intensity of microbiological process under composting of straw manure in clamps is influenced by density, humidity, correlation of components in initial mixture and active aeration as well. Experimental research showed that active aeration of composted mixture in clamps under humidity of 67% and correlation of manureof cattle and straw 50:50 in the colume 60m3 per twenty-four hours a tonne significantlythe temperature of self-heating and minimize the time of preparing composts to 38 days.
EinfluB der aktiven Durchluftung auf die Intensitat des Verlaufens der biothermischen Prozesse im kompostierenden Gemisch
Zusammenfassung: Es ist aufgeklart, daB die Dichte, die Feuchtigkeit, das Ver-haltnis der Komponente im Gemisch und die aktive Durchluftung auf die Intensitat des Verlaufens des mikrobiologischen Prozesses bei der Kompostierung der Strohdunger-gemische in den Mieten einflieBen. Die durchgefuhrten experimentellen Untersuchun-gen haben gezeigt, daB die aktive Durchluftung des Kompostengemisches in den Mieten mit der Feuchtigkeit von 67% bei dem Verhaltnis des Dungers und des Strohs im Um-fang 60 m3 pro Tag auf die Tonne des Gemisches erlaubt es, die Temperatur der Selb-serwarmung zu erhohen und die Zeitdauer der Kompostenvorbereitung zum Minimum -38 Tage zu reduzieren.
Influence de l’aeration active sur l’intensite de l’ecoulement des processus biothermiques dans un melange composte
Resume: On montre que la densite, l’humidite, la relation des composants dans le melange initial ainsi que la presence de l’aeration active influencent sur l’intensite de l’ecoulement du processus micribiologique au cours du compostement des melanges de la paille et du fumier. Les experiments ont montre que l’aeration active du melange composte avec l’humidite de 67% et avec le rapport du fumier et de la paille 50:50 dans le volume de 60 m3 sur une tonne du melange en 24 heures permet d’elever considerablement la temperature de l’auto-echauffement et de reduire les delais de la formation du compost au minimum - 76 heures.
