Введение к работе
Актуальность работы. В сельскохозяйственном производстве Восточной Сибири существует проблема переработки навоза крупного рогатого скота малых ферм. Большинство крестьянских (фермерских) ферм КРС располагаются вблизи или внутри населенных пунктов, при этом системы переработки и хранения навоза отсутствуют. В результате территория вокруг подобных ферм становиться неблагоприятной для проживания, близлежащие водоемы загрязняются не только биогенными и органическими веществами, но и болезнетворными микроорганизмами.
С другой стороны навоз КРС является ценным органическим удобрением, способствует увеличению содержания гумуса, улучшает структуру и плодородие почв. Обладает энергетическим потенциалом, представленным в виде химических связей органического вещества. Поэтому разработка технологий переработки с максимальным извлечением, а так же рациональным использованием удобрительной и энергетической способности навоза КРС, с обеспечением экологической безопасности является актуальной задачей, имеющей научный и практический интерес.
В природно-климатических условиях Восточной Сибири перспективным является применение технологии анаэробной переработки навоза КРС в накопительном режиме. При этом получается биогаз - возобновляемый альтернативный источник энергии, и качественное органическое удобрение. Решаются проблемы обеспечения экологической безопасности - предотвращение загрязнения водоемов, почвы и посевов благодаря обеззараживанию, девитализации и дезодорации навоза.
Работа выполнялась в соответствии с планом НИР Иркутской государственной сельскохозяйственной академии «Разработка энергосберегающих технологий и средств механизации сельскохозяйственных процессов» (тема 24К, регистрационный номер: 01.2.00900777).
Цель работы - обоснование и разработка технологии анаэробной переработки навоза крупного рогатого скота в накопительном режиме с дифференцированной дозой загрузки для получения биогаза и органических удобрений в природно-климатических условиях Восточной Сибири.
На основе поставленной цели сформулированы следующие задачи исследований:
исследовать кинетику процесса анаэробного сбраживания в накопительном режиме;
обосновать возможность естественного перемешивания субстрата;
экспериментально исследовать процесс анаэробного сбраживания навоза КРС в накопительном режиме с дифференцированной дозой загрузки и получить регрессионные модели основных оценочных параметров;
разработать технологию анаэробной переработки навоза КРС в накопительном режиме с дифференцированной дозой загрузки;
определить агрономическую эффективность анаэробно сброженных органических удобрений (эффлюэнта);
оценить экономическую эффективность технологии анаэробной переработки навоза КРС в накопительном режиме с дифференцированной дозой загрузки.
Объектом исследования является технологический процесс анаэробного сбраживания навоза крупного рогатого скота.
Предмет исследования - накопительный режим анаэробного сбраживания с дифференцированной дозой загрузки.
Научную новизну работы составляют:
применение кинетических закономерностей для описания процесса анаэробного сбраживания в накопительном режиме с дифференцированной дозой загрузки;
модель функциональной зависимости мощности естественного перемешивания субстрата при анаэробном сбраживании.
Практическая ценность. Разработана накопительная технология анаэробной переработки навоза КРС с дифференцированной дозой загрузки для получения биогаза и качественных органических удобрений.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
- результаты теоретических исследований процесса анаэробного сбражи
вания навоза КРС в накопительном режиме с дифференцированной дозой загруз
ки;
результаты экспериментальных исследований процесса анаэробного сбраживания навоза КРС в накопительном режиме с дифференцированной дозой загрузки и регрессионные уравнения основных оценочных параметров;
результаты исследований по определению агрономической эффективности анаэробно сброженных органических удобрений.
Апробация. Основные положения диссертационной работы были доложены на: научно-практических семинарах ИрГСХА «Чтения И.П. Терских» (Иркутск, 2008 - 2011); научно-практической конференции молодых ученых Сибири и Дальнего Востока «Научные достижения производству» ИрГСХА (Иркутск, 2009, 2011); международной научно-практической конференции ИрГСХА «Рациональное природопользование и энергосберегающие технологии в агропромышленном комплексе» (Иркутск, 2009); конференции молодых ученных ИрГСХА «Инновационные технологии в АПК» (Иркутск, 2010); научной конференции преподавателей, научных работников и аспирантов ВСГТУ (Улан-Удэ, 2010 -2011); первой всероссийской научно-технической конференции ИрГТУ «Авиамашиностроение и транспорт Сибири» (Иркутск, 2011); VI международной (заочной) научно-практической конференции молодых ученых «Инновационные тенденции развития Российской науки» КрасГАУ (Красноярск, 2011); международной научно-практической конференции БГСХА «Инженерное обеспечение и технический сервис в АПК» (Улан-Удэ, 2011).
Публикация. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, в том числе из списка ВАК 4 работы.
Внедрение. Результаты исследований приняты к внедрению Министерством сельского хозяйства Иркутской области и внедрены на УНПУ «Молодежное» Иркутского района. Результаты научной разработки используются в учебном процессе на кафедре механизации сельскохозяйственных процессов и гидравлики Иркутской ГСХА.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 184 страницах машинописного текста, содержит 19 таблиц, 35 рисунков, список литературы из 131 наименования.
