Технологическое решение по переработке свежего навоза и помета с характеристиками полученных продуктов

Цель исследования – разработать технологию, обеспечивающую быструю, упрощенную и экологически безопасную переработку свежего навоза и помета; определить состав сепарируемых фракций. Исследования проводили в 2023-2024 гг. в Ставропольском крае. Разработана линия технологического оборудования по переработке свежего навоза и помета, которая состоит из емкости-накопителя, погружного винта-гомогенизатора, погружного насоса, пресс-отделителя, тары для твердой фракции и емкости для жидкой фракции. С одной стороны прессотделителя имеется электродвигатель, с другой – отверстие с крышкой на пружине для выхода твердой фракции. В результате технологического процесса твердая фракция собирается в тару, а жидкая через отводящую трубу поступает в емкость для жидкой фракции. Забор фракций осуществляли в течение первых 3 суток с момента выработки и направляли на токсикологическое и агрохимическое исследования в аттестованные лаборатории по утвержденным методикам. В результате установлено, что применение линии технологического оборудования, отличительной особенностью которой является загрузка свежего навоза в емкость-накопитель, предварительно заполненную водой в соотношении свежего навоза или помета и воды от 1,0:1,5 до 1,0:2,5 м³, позволило решить проблему устранения негативного влияния балластных инородных механических включений на износ оборудования; снизить класс опасности свежего навоза/помета до V (практически не опасные отходы); агрохимический, бактериологический и паразитологический состав жидкой и твердой фракций соответствовал требованиям ГОСТ, предъявляемым к органическим и минеральным удобрениям. Полученную жидкую фракцию можно сразу вносить в почву в качестве биоорганического удобрения, а твердую фракцию использовать как субстрат для жизнедеятельности дождевых червей или компостировать. В обоих случаях срок переработки полученной твердой фракции уменьшается до полутора – двух месяцев.

1. Ветчинников Д. В. Экономически эффективные стратегии переработки отходов АПК на основе внедрения инноваций. Вестник Московского финансово-юридического университета МФЮА. 2022;(3):216–230. DOI: https://doi.org/10.52210/2224669X_2022_3_216 EDN: IAUJTZ

2. Bychkova E., Rozhdestvenskaya L., Podgorbunskikh E., Kudachyova P. The problems and prospects of developing food products from high-protein raw materials. Food Bioscience. 2023;56:103286. DOI: https://doi.org/10.1016/j.fbio.2023.103286

3. Шалавина Е. В., Васильев Э. В., Уваров Р. А. Методы экологически безопасного использования навоза и помета фермерскими хозяйствами в Ленинградской области. АгроЭкоИнженерия. 2021;(3(108)):128–140. DOI: https://doi.org/10.24412/2713-2641-2021-3108-128-140 EDN: FHQNAX

4. Ковалёв Н. Г., Гриднев П. И., Гриднева Т. Т. Научное обеспечение развития экологически безопасных систем утилизации навоза. Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2016;(1(50)):62–69. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=25476143 EDN: VLMWAN

5. Брюханов А. Ю., Васильев Э. В., Шалавина Е. В. Научно-техническое обеспечение для решения задач федерального закона № 248 о побочных продуктах животноводства. Научно-информационное обеспечение инновационного развития АПК: сб. мат-лов. XV Междунар. науч.-практ. конф. М.: Росинформагротех, 2023. С. 55–61. Режим доступа: https://elibrary.ru/fwuczi EDN: FWUCZI

6. Поздняков Ш. Р., Брюханов А. Ю., Кондратьев С. А., Игнатьева Н. В., Шмакова М. В., Минакова Е. А. и др. Перспективы сокращения выноса биогенных элементов с речных водосборов за счет внедрения наилучших доступных технологий сельскохозяйственного производства (по результатам моделирования). Водные ресурсы. 2020;47(5):588–602. DOI: https://doi.org/10.31857/S0321059620050168 EDN: XSXZUZ

7. Кондратьев С. А., Ершова А. А., Экхольм П., Викторова Н. В. Биогенная нагрузка с российской территории на Финский залив. Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2019;12(2):77–87. DOI: https://doi.org/10.7868/S2073667319020096 EDN: JVSKXQ

8. Сырчина Н. В., Пилип Л. В., Ашихмина Т. Я. Химическая деградация земель под воздействием отходов животноводства. Теоретическая и прикладная экология. 2022;(3):219–225. DOI: https://doi.org/10.25750/1995-4301-2022-3-219-225 EDN: OIFOLE

9. Брюханов А. Ю., Васильев Э. В, Шалавина Е. В., Охтилев М. Ю., Коромысличенко О. В. Инструмент для мониторинга экологического состояния и устойчивого развития сельскохозяйственного производства. Техника и технологии в животноводстве. 2023;1(49):78–84. DOI: https://doi.org/10.22314/27132064-2023-1-78 EDN: UKCKMG

10. Шалавина Е. В., Васильев Э. В. Повышение экологической безопасности путем разработки технологического регламента переработки и использования побочной продукции животноводства. АгроЭкоИнженерия. 2023;(1(114)):141–154. DOI: https://doi.org/10.24412/2713-2641-2023-1114-141-154 EDN: KABEKB

11. Брюханов А. Ю., Романовская А. А., Шалавина Е. В., Васильев Э. В., Вертянкина В. Ю. Влияние технологий переработки навоза и помета на эмиссии парниковых газов. Инженерные технологии и системы. 2024;34(4):563–583. DOI: https://doi.org/10.15507/2658-4123.034.202404.563-583 EDN: FXVRMF

12. Вторый В. Ф., Вторый С. В. Источники эмиссии углекислого газа на молочных фермах крупного рогатого скота. Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2022;23(4):572–579. DOI: https://doi.org/10.30766/2072-9081.2022.23.4.572-579 EDN: XUKOPK

13. Романцева Ю. Н., Бодур А. М., Маслакова В. В., Кагирова М. В. Анализ динамики и структуры эмиссии парниковых газов в сельском хозяйстве России. Аграрная наука. 2024;(2):139–145. DOI: https://doi.org/10.32634/0869-8155-2024-379-2-139-145 EDN: AKUMGW

14. Ахметшина Л. Г. Возможности российского сельского хозяйства в снижении выбросов парниковых газов и адаптации к климатическим изменениям. Вестник Алтайской академии экономики и права. 2022;(4-1):5–14. DOI: https://doi.org/10.17513/vaael.2129 EDN: AWAYLX

15. Al-Sulaimi I. N., Nayak J. K., Alhimali H., Sana A., Al-Mamun A. Effect of volatile fatty acids accumulation on biogas production by sludge-feeding thermophilic anaerobic digester and predicting process parameters. Fermentation. 2022;8(4):184. DOI: https://doi.org/10.3390/fermentation8040184

16. Васильев Э. В., Шалавина Е. В. Методика формирования технологий рециклинга жидких органических отходов животноводства. АгроЭкоИнженерия. 2022;(3(112)):97–109. DOI: https://doi.org/10.24412/2713-2641-2022-3112-97-108 EDN: XOSCDQ

17. Васильев Э. В., Максимов Д. А., Шалавина Е. В. Результаты исследований биотермической ферментативной переработки органических отходов свиноводческого комплекса с оценкой образующихся выбросов. Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2023;3(63):200–206. DOI: https://doi.org/10.18286/1816-4501-2023-3-200-206 EDN: FPWRVP

18. Уваров Р. А., Шалавина Е. В., Васильев Э. В. Технологии утилизации навоза в регионе Балтийского моря: Анализ и наметившиеся тенденции. АгроЭкоИнженерия. 2021;(3(108)):117–128. DOI: https://doi.org/10.24412/2713-2641-2021-3108-117-128 EDN: PUUYID

19. Зеников В. И. Перспективная технология аэробной ферментации побочных продуктов сельского хозяйства и других отраслей. Вестник российской сельскохозяйственной науки. 2024;3:69–72. DOI: https://doi.org/10.31857/S2500208224030153 EDN: YWXDIA

20. Baltic Slurry Acidification: Market potential analysis. Edd. S. Neumann, M. Zacharias, R. Stauss, et al. Uppsala: RISE – Research Institutes of Sweden, 2017. 140 p.

21. Хамитов Э. А. Стратегия повышения эффективности утилизации навозных стоков свиноводческих хозяйств с помощью декантерных центрифуг. Аграрный вестник Северного Кавказа. 2023;(2(50)):45–51. DOI: https://doi.org/10.31279/222-9345-2023-13-50-45-51 EDN: GRJZEU

22. Слиган М. Е., Гордеев В. В. Сравнительная оценка систем навозоудаления на фермах КРС в условиях Северо-Запада России. АгроЭкоИнженерия. 2024;(3(120)):168–183. DOI: https://doi.org/10.24412/2713-2641-2024-3120-168-183 EDN: AUFQUE

23. Zhang F., Yu W., Liu W., Xu Z. The mixed fermentation technology of solid wastes of agricultural biomass. Frontiers in Energy Research. 2020;8:50. DOI: https://doi.org/10.3389/fenrg.2020.00050

24. Ayilara M. S., Olanrewaju O. S., Babalola O. O., Odeyemi O. Waste management through composting: challenges and potentials. Sustainability. 2020;12(11):4456. DOI: https://doi.org/10.3390/su12114456

25. Meng X., Sørensen P., Møller H. B., Petersen S. O. Greenhouse gas balances and yield-scaled emissions for storage and field application of organic fertilizers derived from cattle manure. Agriculture, Ecosystems & Environment. 2023;345:108327. DOI: https://doi.org/10.1016/j.agee.2022.108327

26. Брюханов А. Ю., Попов В. Д., Васильев Э. В., Шалавина Е. В., Уваров Р. А. Анализ и решения экологических проблем в животноводстве. Сельскохозяйственные машины и технологии. 2021;15(4):48–55. DOI: https://doi.org/10.22314/2073-7599-2021-15-4-48-55 EDN: QOUEYO

27. Li L., Liu Y., Kong Y., Zhang J., Shen Yu., Li G. et al. Relating bacterial dynamics and functions to greenhouse gas and odor emissions during facultative heap composting of four kinds of livestock manure. Journal of Environmental Management. 2023;345:118589. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2023.118589

28. Ellison R. J., Horwath W. R. Reducing Greenhouse Gas Emissions and Stabilizing Nutrients from Dairy Manure Using Chemical Coagulation. Journal of Environmental Quality. 2021;50(2):375–383. DOI: https://doi.org/10.1002/jeq2.20195

29. Ba S., Qu Q., Zhang K., Groot J. C. J. Meta-analysis of greenhouse gas and ammonia emissions from dairy manure composting. Biosystems Engineering. 2020;193:126–137. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2020.02.015

30. Gage J. Checklist for odor management at compost facilities. BioCycle. 2003;44(5):42–47.

31. Al-Ghussain L. Global warming: review on driving forces and mitigation. Environmental Progress and Sustainable Energy. 2019;38(1):13–21. DOI: https://doi.org/10.1002/ep.13041

32. Zhou G., Xu X., Qiu X., Zhang J. Biochar influences the succession of microbial communities and the metabolic functions during rice straw composting with pig manure. Bioresource Technology. 2019;272:10–18. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2018.09.135

33. Awasthi M. K., Zhang Z., Wang Q., et al. New insight with the effects of biochar amendment on bacterial diversity as indicators of biomarkers support the thermophilic phase during sewage sludge composting. Bioresource Technology. 2017;238:589–601. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2017.04.100

34. Han Z., Sun D., Wang H., Li R., Bao Zh., Qi F. Effects of ambient temperature and aeration frequency on emissions of ammonia and greenhouse gases from a sewage sludge aerobic composting plant. Bioresource Technology. 2018;270:457–466. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2018.09.048

35. Joshi R., Ahmed S. Status and challenges of municipal solid waste management in India: a review. Cogent Environmental Science. 2016;2(1):1139434. DOI: https://doi.org/10.1080/23311843.2016.1139434

36. Ahmad A., Aslam Z., Bellitürk K., Ullah E., Raza A., Asif M. Vermicomposting by bio-recycling of animal and plant waste: A review on the miracle of nature. Journal of Innovative Sciences. 2022;8(2):175–187. DOI: https://doi.org/10.17582/journal.jis/2022/8.2.175.187

37. Ahn H. K., Mulbry W., White J. W., Kondrad S. L. Pile mixing increases greenhouse gas emissions during composting of dairy manure. Bioresource Technology. 2011;102(3):2904–2909. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2010.10.142

38. Wu C., Li W., Wang K., Li Yu. Usage of pumice as bulking agent in sewage sludge composting. Bioresource Technology. 2015;190:516–521. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2015.03.104

39. Awasthi M. K., Duan Y., Awasthi S. K., Liu T., Zhang Z., Kim S.-H., Pandey A. Effect of biochar on emission, maturity and bacterial dynamics during sheep manure compositing. Renewable Energy. 2020;152:421–429. DOI: https://doi.org/10.1016/j.renene.2020.01.065

40. Rahman M. A., Haque S., Athikesavan M. М., Kamaludeen M. B. A review of environmental friendly green composites: production methods, current progresses, and challenges. Environmental Science and Pollution Research. 2023;30:16905–16929. DOI: https://doi.org/10.1007/s11356-022-24879-5

41. Тюрин В. Г., Мысова Г. А., Потемкина Н. Н., Сахаров А. Ю., Кочиш О. И., Бирюков К. Н. Ветеринарно-санитарная оценка современных биотехнологических способов переработки навоза. Российский журнал «Проблемы ветеринарной санитарии, гигиены и экологии». 2022;(2(42)):230–238. DOI: https://doi.org/10.36871/vet.san.hyg.ecol.202202012 EDN: CYXGOZ

42. Nigussie A., Kuyper T. W., Bruun S., de Neergaard A. Vermicomposting as a technology for reducing nitrogen losses and greenhouse gas emissions from small-scale composting. Journal of Cleaner Production. 2016;139:429–439. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.08.058

43. Mahapatra S., Samal K., Dash R. R. Waste Stabilization Pond (WSP) for wastewater treatment: a review on factors, modelling and cost analysis. Journal of Environmental Management. 2022;308:114668. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.114668

44. Chen S., Chen X., Xu J. Impacts of climate change on agriculture: Evidence from China. Journal of Environmental Economics and Management. 2016;76:105–124. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jeem.2015.01.005

45. Yasmin N., Jamuda M., Panda A. K., Samal K., Nayak J K. Emission of greenhouse gases (GHGs) during composting and vermicomposting: Measurement, mitigation, and perspectives. Energy Nexus. 2022;7:100092. DOI: https://doi.org/10.1016/j.nexus.2022.100092

46. Suthar S., Pandey B., Gusain R., Gaur R. Z., Kumar K. Nutrient changes and biodynamics of Eisenia fetida during vermicomposting of water lettuce (Pistia sp.) biomass: a noxious weed of aquatic system. Environmental Science and Pollution Research. 2017;24(1):199–207. DOI: https://doi.org/10.1007/s11356-016-7770-2

47. Swati A., Hait S. Greenhouse gas emission during composting and vermicomposting of organic wastes – a review. Clean – Soil, Air, Water. 2018;46(6):1700042. DOI: https://doi.org/10.1002/clen.201700042

48. Amouei A. I., Yousefi Z., Khosrav T. Comparison of vermicompost characteristics produced from sewage sludge of wood and paper industry and household solid wastes. Journal of Environmental Health Science and Engineering. 2017;15(1):5. DOI: https://doi.org/10.1186/s40201-017-0269-z

49. Сырчина Н. В., Пилип Л. В., Ашихмина Т. Я. Влияние органических удобрений на содержание микроэлементов в зеленой массе кукурузы. Химия растительного сырья. 2024;(1):372–380. DOI: https://doi.org/10.14258/jcprm.20240112298 EDN: QRASQN 50. Hаrtеnstеin R. Еаrthwоrm Biоtеchnоlоgy аnd Glоbаl Biоgеоchеmistry. Аdvаncеs in Еcоlоgicаl Rеsеаrch. 1986;15;379–409.

50. Тимофеева С. С. Современные технологии биоремедиации окружающей среды. Экология и промышленность России. 2016;20(1):54–58. DOI: https://doi.org/10.18412/1816-0395-2016-1-54-58 EDN: VLDFJF

51. Васильев Э. В., Егоров С. А., Максимов Д. А., Романов А. С., Шалавина Е. В. Оценка образования побочной продукции животноводства и потерь углерода, азота с газовым выбросом при аэробной биоферментации. Аграрный научный журнал. 2025;(2):123–132. DOI: http://dx.doi.org/10.28983/asj.y2025i2pp123-132 EDN: WHMIPU

52. Миклашевский Н. В., Бекренев А. В. Теоретические предпосылки разработки технологии очистки жидкой фракции при сепарации навозных масс свинокомплексов промышленного типа. Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. 2023;(3(72)):91–98. DOI: https://doi.org/10.24412/2078-1318-2023-3-91-98 EDN: XALILX