Шалавина Екатерина Викторовна, кандидат технических наук, старший научный сотрудник
Санкт-Петербург
Ekaterina V. Shalavina, Ph.D. (Eng), senior researcher
Saint Petersburg
Брюханов Александр Юрьевич, доктор технических наук, член-корр РАН, заведующий отделом
Санкт-Петербург
Aleksandr Yu. Briukhanov, Dr.Sc.(Eng), Corresponding Member of RAS, Head of Division
Saint Petersburg
Эдуард Вадимович Васильев, кандидат технических наук, старший научный сотрудник
Санкт-Петербург
Eduard V. Vasilev, Ph.D. (Eng), senior researcher
Saint Petersburg
Уваров Роман Алексеевич, кандидат технических наук, старший научный сотрудник
Санкт-Петербург
Roman A. Uvarov, Ph.D. (Eng), senior researcher
Saint Petersburg
Валге Александр Мартынович, доктор технических наук, главный специалист
Санкт-Петербург
Aleksandr M. Valge, Dr.Sc.(Eng), chief specialist
Saint Petersburg
Актуальность. На современных свиноводческих комплексах при переработке навоза используется сепарация, в результате чего образуется жидкая и твердая фракции навоза. Также на комплексах образуются другие виды органических отходов.
Цель исследований: апробация процесса получения органического удобрения на основе твердых органических отходов свиноводческого комплекса в биоферментаторе барабанного типа.
Материалы и методы. Провели апробацию переработки смеси двух видов твердых фракций свиного навоза и отходов от механической чистки зерна, образуемых на свиноводческом комплексе замкнутого производственного цикла Ленинградской области, в органическое удобрение в биоферментационной установке барабанного типа. Критерием оптимизации выступала температура смеси в установке. Управляющими факторами являлись периодичность аэрации, скорость подачи воздуха в биоферментатор, интервал вращения барабана. Допустимые значения проверяемых факторов: влажность смеси 55–65%; плотность смеси — 400–600 кг/м3. Применялись стандартные методы обработки статистических и натурных данных.
Результаты. Отработали 4 режима установки, из которых только один позволил добиться разогрева смеси выше 55 °С и стабильного протекания процесса биоферментации. При данном режиме периодичность аэрации составляет 5 мин/ч; скорость подачи воздуха в биоферментатор — 10 м/с; интервал вращения барабана — каждые 12 часов. Проанализирована значимость факторов при многофакторном эксперименте и проведен анализ математической модели методом крутого восхождения. С учетом полученного режима работы для переработки твердой фракции навоза от комплекса на 107000 голов (90 тонн твердой фракции навоза в сутки) понадобится 12 биоферментаторов барабанного типа (рабочий объем 1 установки — 31,3 м3). Для размещения биоферментаторов потребуется здание с площадью пола 1000 м2, что в 113,4 раза меньше, чем площадь гидроизолированной площадки, необходимой для размещения буртов при технологии пассивного компостирования. Выбросы азота сократятся на 6,3% за счет интенсивной минерализации азота в ферментируемой смеси.
Relevance. In modern pig-breeding complexes, manure is processed by separation producing the liquid and solid manure fractions. The complexes also generate other types of organic waste. Testing the process of producing the organic fertilizer based on the solid organic waste of a pig-breeding complex in a drum-type biofermenter.
Material and methods. The processing of a mixture of two types of solid fractions of pig slurry and the waste from mechanical cleaning of grain into an organic fertilizer in a drum-type biofermentation unit was tested. The tested material was produced on the pig-breeding complex with the closed production cycle located in Leningrad Region. The optimization criterion was the temperature of the mixture in the installation. The controlling factors were the aeration frequency, the air supply rate to the biofermenter, and the rotation interval of the drum. Assumed values of the tested factors were: the moisture content of the mixture of 55–65% and the density of the mixture of 400– 600 kg/m3. The standard methods for statistical and experimental data analysis were applied.
Results. Four operation modes of the biofermenter were tested, of which only one allowed to achieve the heating of the mixture above 55 °C and a stable course of the biofermentation process. Under this mode, the aeration rate was 5 min/h; the air supply rate to the biofermenter was 10 m/s; and the drum rotation interval was every 12 hours. The significance of the factors in a multivariate experiment was considered; the mathematical model was analyzed using the steepest ascent method. Considering the identified operation mode, 12 drum-type biofermenters with the working volume of 31.3 m3 each will be needed to process the solid fraction of manure produced on the pig-breeding complex with the animal stock of 107,000 head and the output of the solid fraction of manure of 90 tons per day. A building with a floor area of 1000 m2 will be required to place these biofermenters. This area is 113.4 times smaller than the area of the watertight pad for clamps to process the manure by the passive composting technology. Nitrogen emissions will be reduced by 6.3% owing to the intense mineralization of nitrogen in the fermented mixture.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.