Анализ эффективности технологии разделения навоза на фракции с последующей ректификацией жидкой фракции

Анализ эффективности технологии разделения навоза на фракции с последующей ректификацией жидкой фракции

Автор: Шалавина Е.В., Васильев Э.В., Папушин Э.А.

Журнал: Инженерные технологии и системы @vestnik-mrsu

Рубрика: Технологии, машины и оборудование

Статья в выпуске: 2, 2023 года.

Бесплатный доступ

Введение. По применяемым интенсивным технологиям переработки свиного навоза в органическое удобрение недостаточно данных для точного расчета содержания питательных элементов в конечных продуктах и, соответственно, их доз внесения. Цель статьи. Определить эффективность технологии переработки свиного навоза, в которую включена ректификация жидкой фракции, по количественным и качественным характеристикам навоза и конечных продуктов, а также проследить перераспределение общего азота между конечными продуктами на примере пилотного свиноводческого комплекса. Материалы и методы. Для исследования выбран типовой свиноводческий комплекс, на котором внедрена технология переработки свиного навоза, включающая подкисление навоза, флокуляцию навоза, разделение навоза на фракции в декантерной центрифуге, ректификацию жидкой фракции, пассивное компостирование твердой фракции, длительное выдерживание жидкой фракции. Технология позволяет получать три вида конечных продуктов: твердое органическое удобрение, концентрированную жидкость (аммиачную воду) и жидкость для удобрительных поливов. Расчет количественных и качественных характеристик свиного навоза и полученных из него продуктов сделан на основании методических рекомендаций по технологическому проектированию систем удаления и подготовки к использованию навоза и помета РД - АПК 1.10.15.02-17. Для сопоставления результатов осуществлены экспериментальные исследования. Анализ проб проведен в аналитической лаборатории Института агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства в 2022 г. Пробы отбирались с трехкратной повторностью. Статистическая обработка экспериментальных данных осуществлялась в программе MS Excel. Результаты исследования. Рассчитаны количественные и качественные характеристики свиного навоза, его твердой и жидкой фракции, а также конечных продуктов. Расчетные значения сравнивались со значениями из протоколов лабораторных анализов. Различие между расчетными и фактическими значениями не превышает 10,2 %, что говорит о достоверности расчетов. Обсуждение и заключение. Внедрение на свиноводческом комплексе новой технологии позволило снизить эмиссии в атмосферу на 10 % за счет сохранности азота, сократить эксплуатационные затраты на транспортировку органического удобрения на 47 % посредством концентрации питательных веществ в меньшем объеме и повысить плодородие почв с помощью удобрительных поливов.

Еще

Свиноводческий комплекс, технология, навоз, флокуляция, ректификация, общий азот, органические удобрения

Короткий адрес: https://sciup.org/147241497

IDR: 147241497   |   DOI: 10.15507/2658-4123.033.202302.237-255

Список литературы Анализ эффективности технологии разделения навоза на фракции с последующей ректификацией жидкой фракции

  • Трифанов А. В., Калюга В. В., Базыкин В. И. Состояние и тенденции развития производства свинины в Российской Федерации // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2016. № 90. С. 5-14. EDN: XELLCX
  • Васильев Э. В., Шалавина Е. В. Изменение содержания азота и фосфора в жидкой фракции свиного навоза при биологической очистке // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2014. № 85. С. 146-150. EDN: SYDQQR
  • Welfare Health and Productivity in Commercial Pig Herds / P. Racewicz [et al.] // Animals. 2021. Vol. 11, issue 4. Article no. 1176. https://doi.org/10.3390/ani11041176
  • Kariyama I. D., Zhai X., Wu B. Physical and Rheological Properties of Animal Manure: A Review // Transactions of the ASABE. 2018. Vol. 61, no. 3. P. 1113-1120. https://doi.org/10.13031/trans.12768
  • Pilot-Scale Demonstration of Membrane-Based Nitrogen Recovery from Swine Manure / B. Mo-linuevo-Salces [et al.] // Membranes. 2020. Vol. 10, no. 10. Article 270. https://doi.org/10.3390/mem-branes10100270
  • Environmental Impacts of Combining Pig Slurry Acidification and Separation under Different Regulatory Regimes - A Life Cycle Assessment / M. ten Hoeve [et al.] // Journal of Environmental Management. 2016. Vol. 181. P. 710-720. https://doi.org/10.1016/jjenvman.2016.08.028
  • Precision Fermentation to Advance Fungal Food Fermentations / K. F. Chai [et al.] // Current Opinion in Food Science. 2022. Vol. 47. Article no. 100881. https://doi.org/10.1016/j.cofs.2022.100881
  • Fomicheva N. V. The Effect of the Ratio of Peat and Manure on the Efficiency of the Fermentation Process // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2022. Vol. 1076. Article no. 012042. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1076/1/012042
  • Mixed Acid Fermentation of Carbohydrate-Rich Dairy Manure Hydrolysate / A. T. Ingle [et al.] // Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 2021. Vol. 9. https://doi.org/10.3389/fbioe.2021.724304
  • Composting of Mixture of Total Mixed Ration and Cow Manure: Quality of the Finished Compost / X. Bai [et al.] // Advanced Composites and Hybrid Materials. 2022. Vol. 5. P. 294-306. https://doi. org/10.1007/s42114-021-00365-3
  • Tóth F. A., Tamás J., Nagy P. T. Early Evaluation of Use of Fermented Chicken Manure Products in Practice of Apple Nutrient Management // Acta Agraria Debreceniensis. 2022. Vol. 1. P. 195-198. https://doi.org/10.34101/actaagrar/1/8502
  • Gross A., Glaser B. Meta-Analysis on How Manure Application Changes Soil Organic Carbon Storage // Scientific Reports. 2021. Vol. 11. Article no. 5516. https://doi.org/10.1038/s41598-021-82739-7
  • Cow Manure Application Effectively Regulates the Soil Bacterial Community in Tea Plantation / S. Zhang [et al.] // BMC Microbiology. 2020. Vol. 20. Article no. 190. https://doi.org/10.1186/s12866-020-01871-y
  • Effects of Short-Term Manure Nitrogen Input on Soil Microbial Community Structure and Diversity in a Double-Cropping Paddy Field of Southern China / H. Tang [et al.] // Scientific Reports. 2020. Vol. 10. Article no. 13540. https://doi.org/10.1038/s41598-020-70612-y
  • Antonious G. F., Turley E. T., Dawood M. H. Monitoring Soil Enzymes Activity Before and After Animal Manure Application // Agriculture. 2020. Vol. 10, no. 5. Article no. 166. https://doi.org/10.3390/ agriculture10050166
  • Effects of Lime Amendment on the Organic Substances Changes, Antibiotics Removal, and Heavy Metals Speciation Transformation during Swine Manure Composting / Z. Chen [et al.] // Chemosphere. 2021. Vol. 262. Article no. 128342. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.128342
  • Manure Treatment According to the Trevi-Concept / E. Smet [et al.] // Communications in Agricultural and Applied Biological Sciences. 2003. Vol. 68, issue 2, part A. P. 125-131. URL: https://www.researchgate. net/publication/8415127_Manure_treatment_according_to_the_Trevi-concept (дата обращения: 28.02.2023).
  • Phosphorus Recovery from Co-Digested Pig Slurry: Development of the RePeat Process / I. Regelink [et al.]. Wageningen : Wageningen Environmental Research. Report 2949, 2019. 66 p. https://doi. org/10.18174/476731
  • Hjorth M., Christensen M. L., Christensen P. V. Flocculation, Coagulation, and Precipitation of Manure Affecting Three Separation Techniques // Bioresource Technology. 2008. Vol. 99, no. 18. P. 8598-8604. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2008.04.009
  • Fomicheva N. V., Rabinovich G. Yu. Technological Line for Processing Animal Waste // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021. Vol. 677. Article no. 052004. https://doi. org/10.1088/1755-1315/677/5/052004
  • Nitrogen Recovery from Different Livestock Slurries with an Innovative Stripping Process / A. Heidarzadeh Vazifehkhoran [et al.] // Sustainability. 2022. Vol. 14. Article no. 7709. https://doi. org/10.3390/su14137709
  • Trends on Manure Processing in Europe / X. Flotats [et al.] // Book of Proceedings, 2nd International Conference of WASTES: Solutions, Treatments and Opportunities. Braga (Portugal), 11-13 September. Edition: CVR, Centro para a Valorizajao de Residuos, 2013. P. 587-592.
  • Manure Processing as a Pathway to Enhanced Nutrient Recycling: Report of SuMaNu Platform / S. Luostarinen [et al.] // Natural Resources and bioeconomy studies 62/2020. Helsinki : Natural Resources Institute Finland. 2020. 76 p. URL: https://helcom.fi/wp-content/uploads/2021/08/Manure-processing-as-a-pathway-to-enhanced-nutrient-recycling.pdf (дата обращения: 28.02.2023).
  • Aguirre-Villegas H. A., Larson R., Reinemann D. J. From Waste-to-Worth: Energy, Emissions, and Nutrient Implications of Manure Processing Pathways // Biofuels, Bioproducts and Biorefining. 2014. Vol. 8, issue 6. P. 770-793. https://doi.org/10.1002/bbb.1496
  • Manure Treatment and Recycling Technologies / R. Dong [et al.] // Circular Economy and Sustainability / A. Stefanakis, I. Nikolaou (eds.). Vol. 2. Environmental Engineering. Elsevier, 2022. P. 161-180. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-821664-4.00009-1
  • Knaul T. F., Schumacher Teixeira P. Impact of Embiofert Treatment in Swine Manure Treatment Ponds // Journal of Engineering Research. 2022. Vol. 2, no. 9. P. 1-10. https://doi.org/10.22533/ at.ed.317292207061
  • Melse R. W., De Buisonje F. E. Manure Treatment and Utilisation Options. Wageningen: Wageningen Livestock Research, 2020. 7 p. URL: https://edepot.wur.nl/541798 (дата обращения: 28.02.2023).
  • Loyon L. Overview of Manure Treatment in France // Waste Management. 2017. Vol. 61. P. 516-520. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2016.11.040
  • Microbiological Features and Bioactivity of a Fermented Manure Product (Preparation 500) Used in Biodynamic Agriculture / M. Giannattasio [et al.] // Journal of Microbiology and Biotechnology. 2013. Vol. 23, no. 5. P. 644-651. https://doi.org/10.4014/jmb.1212.12004
  • Management of Poultry Manure in Poland - Current State and Future Perspectives / D. Drozdz [et al.] // Journal of Environmental Management. 2020. Vol. 264. Article no. 110327. https://doi. org/10.1016/j.jenvman.2020.110327
  • Rayne N., Aula L. Livestock Manure and the Impacts on Soil Health: A Review // Soil Systems. 2020. Vol. 4, issue 4. Article no. 64. https://doi.org/10.3390/soilsystems4040064
  • Manure Management and Soil Biodiversity: Towards More Sustainable Food Systems in the EU / J. D. Koninger [et al.] // Agricultural Systems. 2021. Vol. 194. Article no. 103251. https://doi. org/10.1016/j .agsy.2021.103251
  • Шалавина Е. В., Уваров Е. В., Васильев Е. В. Методика расчета распределения общего азота и общего фосфора между фракциями свиного навоза // Инженерные технологии и системы. 2022. Т. 32, № 1. С. 54-70. https://doi.org/10.15507/2658-4123.032.202201.054-070
  • Розен А. М. Производство тяжелой воды методом ректификации аммиака с тепловым насосом. Опыт пуска промышленной установки // Атомная энергия. 1995. Т. 5. С. 221-229. URL: http:// elib.biblioatom.ru/text/atomnaya-energiya_t79-3_1995/go,68/ (дата обращения: 28.02.2023).
  • Максишко Л. М. Экобезопасная технология переработки навозных отходов животноводства с абсорбцией парниковых газов // Теоретическая и прикладная экология. 2022. № 1. С. 205-209. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2022-1-205-209
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp