Биоферментация органических отходов свиноводческого комплекса в установке барабанного типа

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.

1. Бирюков В.В. Структурированная модель процесса ферментации, лимитированного массопередачей кислорода. Вестник РГУ им. И. Канта. Естественные науки. 2008;(7):75–78.

2. Бондаренко А.М., Мирошникова В.В. Технологические аспекты переработки навоза в высококачественные органические удобрения для растениеводства. Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации. 2012;(4):172–182.

3. Долинский А.А., Авраменко А.А., Басок Б.И. Биоконвективные эффекты в процессах ферментации. Промышленная теплотехника. 2005;(5):5–10.

4. Еськов А.И., Лукин С.М., Анисимова Т.Ю. Ресурсы органических удобрений в сельском хозяйстве России: информационно-аналитический справочник. Владимир: ВНИИОУ. 2006. 200 с.

5. Дорохов А.С. Качество машиностроительной продукции: реальность и перспективы. Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2005;(8):2–4.

6. Лачуга Ю.Ф., Измайлов А.Ю., Лобачевский Я.П., Шогенов Ю.Х. Развитие интенсивных машинных технологий, роботизированной техники, эффективного энергообеспечения и цифровых систем в агропромышленном комплексе. Техника и оборудование для села. 2019;(6):2–9.

7. Брюханов А.Ю., Уваров Р.А. Математическая модель технологии ускоренного компостирования отходов животноводства в биоферментационных установках закрытого типа. Известия КГТУ. 2016;(41):137–147.

8. Шалавина Е.В., Уваров Р.А., Васильев Э.В., Фрейдкин И.А. Результаты поисковых экспериментов биоферментации твердой фракции свиного навоза.Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2019;(99):326–334.

9. Uvarov R., Briukhanov A., Spesivtsev A., Spesivtsev V. Mathematical model and operation modes of drum-type biofermenter. Proceedings of 16th International Scientific Conference “Engineering for Rural Development”, May 24–26, 2017, Jelgava, Latvia. pp. 1006–1011.

10. Налимов В.В., Чернова Н.А. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. М.: Наука. 1965. 340 с.