Аннотация

Цель: рассмотреть возможность применения кавитационного метода обеззараживания животноводческих стоков с возможностью внесения их сразу для удобрения сельскохозяйственных культур и получения жидкой и твердой фаз органоминеральных удобрений. 

Обсуждения. Представленные технологические схемы подготовки животноводческих стоков позволяют использовать их без добавления химических реагентов и выдерживания карантина в лагунах, а также получать экологически чистые удобрения, что перспективно для ведения органического сельского хозяйства. Внедрение кавитационного метода обработки животноводческих стоков позволило ООО «Система» избавиться от свойственного свиноводческим хозяйствам специфического запаха, сократить расходы на утилизацию навозных масс, так как стоимость обработки 1 м³ стоков на кавитационном генераторе-диспергаторе составляет около 7,5 руб./м³. Внесение кавитированных навозных стоков под выращиваемые культуры обеспечивало повышение урожайности, нарастание биомассы и рост качества выращиваемых культур. 

Выводы. Кавитационная обработка позволяет животноводческие стоки сразу вносить на сельскохозяйственные поля и дает возможность строительства животноводческих комплексов без лагун отстойников, что снижает негативное воздействие на окружающую природную среду. Кавитация является эффективным и энергетически экономичным, экологически чистым направлением утилизации навозных стоков, позволяет вести органическое сельское хозяйство, основанное на экологических принципах. Полученные органоминеральные удобрения мало уступают промышленным удобрениям по урожайности и превосходят их по качеству. Технологии кавитационной обработки животноводческих стоков позволят хозяйствам производить органическую продукцию, что в связи с повышением спроса на такую продукцию позволит увеличить уровень продаж как в России, так и в странах, жители которых являются основными потребителями органической продукции.

doi: 10.31774/2658-7890-2021-3-3-72-88

Для цитирования

Комарова Е. В., Ляшков М. А. Экологически безопасные технологии подготовки животноводческих стоков // Экология и водное хозяйство [Электронный ресурс]. 2021. Т. 3, № 3. С. 72–88. URL: http:www.rosniipm-sm1.ru/article?n=123 (дата обращения: 23.09.2021). DOI: 10.31774/2658-7890-2021-3-3-72-88.

Список литературы

1. Пути решения экологических проблем сельского хозяйства [Электронный ресурс]. URL: https:ecohuman.ru/eko-voprosy/ekologiya-selskogo-hozyajstva.html (дата обращения: 12.08.2021).

2. Экологические проблемы в отрасли животноводства [Электронный ресурс]. URL: https:cyberpedia.su/4x3c54.html (дата обращения: 18.08.2021).

3. Белюченко И. С., Мельник О. А. Сельскохозяйственная экология как научная основа аграрного производства: учеб. пособие. Краснодар: Изд-во КГАУ, 2010. 297 с. 

4. Об органической продукции и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации [Электронный ресурс]: Федер. закон от 3 авг. 2018 г. № 280-ФЗ. URL: http:www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_304017/ 

(дата обращения: 18.08.2021).

5. Органическое сельскохозяйственное производство // М-во сел. хоз-ва Рос. Федерации [Электронный ресурс]. URL: https:mcx.gov.ru/ministry/departments/departament-nauchno-tekhnologicheskoy-politiki-i-obrazovaniya/industry-information/info-organicheskoe-selskoe-khozyaystvo/ (дата обращения: 11.08.2021).

6. Комарова Е. В., Слабунова А. В., Харитонов С. Е. Применение эффекта кавитации при очистке сточных вод животноводства // Экология и водное хозяйство [Электронный ресурс]. 2021. Т. 3, № 2. С. 61–74. URL: http:www.rosniipm-sm1.ru/article?n=110 (дата обращения: 12.08.2021). DOI: 10.31774/2658-7890-2021-3-2-61-74.

7. Оборудование // Науч.-произв. центр «КаВУТ» [Электронный ресурс]. URL: https:kavut.ru/equipment/ (дата обращения: 05.08.2021).

8. Безотходная технология обеззараживания и переработки навозов и стоков [Электронный ресурс]. URL: https:kavut.ru/безотходная-технология-обеззараживания/ (дата обращения: 12.08.2021).

9. Кулагин В. А., Кулагина Т. А., Шеленкова В. В. Феноменологическая модель гидродинамического кавитационного воздействия на водные системы // Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies. 2019. № 12(7). С. 818–829.

10. Интенсификация процессов биологической очистки сточной воды предприятий пищевого комплекса на основе эффектов гидродинамической кавитации / О. Г. Дубровская, В. А. Кулагин, Т. А. Курилина, А. И. Матюшенко // Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies. 2018. № 11(5). С. 584–590.

11. Дубровская О. Г., Кулагин В. А. Безреагентная очистка промышленных сточных вод, содержащих тяжелые металлы на основе технологии гидродинамической кавитации // Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies. 2019. № 12(4). С. 460–467.

12. Особенности влияния эффектов кавитации на физико-химические свойства воды и стоков / В. А. Кулагин, Е. С. Сапожникова, О. П. Стебелева, Л. В. Кашкина, Ч. И. Чжэн, Ц. Ли, Ф. Ч. Ли // Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies. 2017. № 5. С. 605–614.

13. Дубровская О. Г., Кулагин В. А., Сапожникова Е. С. Современные компоновки технологических схем очистки сточных вод с использованием кавитационной технологии // Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies. 2018. № 2. С. 217–223.

14. Кавитационные технологии в пищевой промышленности / Д. А. Ярмаркин, Л. С. Прохасько, А. Н. Мазаев, Б. К. Асенова, О. В. Зинина, Р. В. Залилов // Молодой ученый [Электронный ресурс]. 2014. № 8(67). С. 312–315. URL: https:moluch.ru/archive/

67/11467/ (дата обращения: 30.03.2021).

15. Расчет параметров кавитационного устройства для жидких пищевых сред / Л. С. Прохасько, Р. В. Залилов, О. В. Зинина, Б. К. Асенова // АПК России. 2016. № 1. С. 96–104.

16. Комарова Е. В., Слабунова А. В. Зарубежный и российский опыт применения сточных вод в удобрительном поливе сельскохозяйственных земель // Наука и образование: сохраняя прошлое, создаем будущее: сб. ст. XXXIII Междунар. науч.-практ. конф., г. Пенза, 10 апр. 2021 г. Пенза: Наука и Просвещение, 2021. С. 35–40.

17. Кавитационная обработка воды. Свойства воды и эффективность обработки / Ю. М. Аверина, Н. А. Моисеева, Д. А. Шувалов, Н. П. Нырков, А. Ю. Курбатов // Успехи в химии и химической технологии. 2018. Т. 32, № 14. С. 17–19.

18. Кавитационный способ обеззараживания жидких органических отходов и приготовления органоминеральных удобрений: пат. 2735961 Рос. Федерация: МПК С 05 F 3/00, B 82 B 3/00, B 82 Y 40/00 / Полищук С. Д., Чурилов Д. Г., Костенко М. Ю., Безносюк Р. В., Тумаков С. Н., Рембалович Г. К., Бышов Н. В., Борычев С. Н., Наумов К. С.; заявитель и патентообладатель Ряз. гос. агротехн. ун-т им. П. А. Костычева. № 2019138106; заявл. 25.11.19; опубл. 11.11.20, Бюл. № 32. 6 с.

19. Ковальчук А. Н., Ковальчук Н. М., Кузин В. А. Развитие эффекта пастеризации при обеззараживании навоза методом кавитации // Эпоха науки. 2015. № 4. С. 40.

20. Петрякова О. Д., Гудач М. В. Оценка преимуществ кавитационного обеззараживания и разработка кавитационного устройства нового типа // Вестник Волжского университета им. В. Н. Татищева. 2011. № 12. С. 163–168.

21. Wang B., Su H., Zhang B. Hydrodynamic cavitation as a promising route for wastewater treatment. A review // Chemical Engineering Journal. 2021. Vol. 412. P. 654–685. https:doi.org/10.1016/j.cej.2021.128685. 

22. Effects of cavitation on different microorganisms: The current understanding of the mechanisms taking place behind the phenomenon. A review and proposals for further research / M. Zupanc, Ž. Pandur, T. Stepišnik Perdih, D. Stopar, M. Petkovšek, M. Dular // Ultrasonics Sonochemistry. 2019. Vol. 57. P. 147–165. https:doi.org/10.1016/j.ultsonch.2019.05.009.

23. Experimental investigation of the thermal and disinfection performances of a novel hydrodynamic cavitation reactor / Xun Sun, Jong Jin Park, Hyun Soo Kim, Seung Ho Lee, Si Jin Seong, Ae Son Om, Joon Yong Yoon // Ultrasonics Sonochemistry. 2018. Vol. 49. P. 13–23. https:doi.org/10.1016/j.ultsonch.2018.02.039.

24. Investigation of sludge disintegration using rotor-stator type hydrodynamic cavitation reactor / Hyunsoo Kim, Bonchan Koo, Xun Sun, Joon Yong Yoon // Separation and Purification Technology. 2020. Vol. 240. P. 95–116. https:doi.org/10.1016/j.seppur.2020.116636. 

25. A review on hydrodynamic cavitation disinfection: The current state of knowledge / Xun Sun, Jingting Liu, Li Ji, Guichao Wang, Shan Zhao, Joon Yong Yoon, Songying Chen // Science of the Total Environment. 2020. Vol. 737. P. 579–606. https:doi.org/10.1016/

j.scitotenv.2020.139606.

26. Bhat A. P., Gogate P. R. Cavitation-based pre-treatment of wastewater and waste sludge for improvement in the performance of biological processes: A review // Journal of Environmental Chemical Engineering. 2021. Vol. 9. P. 725–743. https:doi.org/10.1016/

j.jece.2020.104743.

27. Joshi S. M., Gogate P. R. Intensification of industrial wastewater treatment using hydrodynamic cavitation combined with advanced oxidation at operating capacity of 70 L // Ultrasonics Sonochemistry. 2019. Vol. 52. P. 375–381. https:doi.org/10.1016/j.ultsonch.2018.12.016.

28. Антонова О. И., Даскин В. Ю., Крутько М. А. Эффективность свиных навозных стоков разной степени подготовки и органоминеральных удобрений на основе твердой фракции стоков ферм КРС, отходов растениеводства, угольных карьеров на урожайность и качество кормовых культур в Алтайском крае // Проблемы рекультивации отходов быта, промышленного и сельскохозяйственного производства: IV Междунар. науч. экол. конф., г. Краснодар, 24–25 марта 2015 г. Краснодар: Куб. гос. аграр. ун-т, 2015. С. 101–105.

29. Антонова О. И., Крутько М. А. Сравнительная эффективность натуральных и кавитированных стоков под кукурузу в условиях умеренно-засушливой колочной степи // Аграрная наука – сельскому хозяйству: сб. ст. Барнаул: Алт. гос. аграр. ун-т, 2015. С. 7–10.

30. Крутько М. А., Антонова О. И. Влияние возрастающих доз навозных стоков на урожайность и качество зеленой массы кукурузы // Аграрная наука – сельскому хозяйству: сб. ст. Барнаул: Алт. гос. аграр. ун-т, 2016. С. 135–137.

31. Лучшев Д. С. Урожайность и качество зерна ячменя по вариантам внесения разных доз натуральных и кавитированных навозных стоков // Молодежь – Барнаулу: материалы XVI Науч.-практ. конф. молодых ученых, г. Барнаул, 17–25 нояб. 2014 г. Барнаул: Алт. гос. мед. ун-т М-ва здравоохранения Рос. Федерации, 2014. С. 19–20.

32. Никитин С. И., Крутько М. А. Влияние кавитированных обеззараженных навозных стоков на показатели качества зеленой массы кукурузы // Молодежь – Барнаулу: материалы XVI Науч.-практ. конф. молодых ученых, г. Барнаул, 17–25 нояб. 2014 г. Барнаул: Алт. гос. мед. ун-т М-ва здравоохранения Рос. Федерации, 2014. С. 20–22.

33. Степкин Д. С. Формирование продуктивности однолетних трав в связи с внесением свиных навозных стоков разных способов обработки // Молодежь – Барнаулу: материалы XVI Науч.-практ. конф. молодых ученых, г. Барнаул, 17–25 нояб. 2014 г. Барнаул: Алт. гос. мед. ун-т М-ва здравоохранения Рос. Федерации, 2014. С. 23–24.