RU2701501C1 - Method for prediction of nitrogen preservation level during utilization of livestock breeding wastes on the whole technological cycle - Google Patents

Method for prediction of nitrogen preservation level during utilization of livestock breeding wastes on the whole technological cycle Download PDF

Info

Publication number
RU2701501C1
RU2701501C1 RU2018137163A RU2018137163A RU2701501C1 RU 2701501 C1 RU2701501 C1 RU 2701501C1 RU 2018137163 A RU2018137163 A RU 2018137163A RU 2018137163 A RU2018137163 A RU 2018137163A RU 2701501 C1 RU2701501 C1 RU 2701501C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nitrogen
level
waste
water content
livestock
Prior art date
Application number
RU2018137163A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Юрьевич Брюханов
Игорь Александрович Субботин
Александр Васильевич Спесивцев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ)
Priority to RU2018137163A priority Critical patent/RU2701501C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2701501C1 publication Critical patent/RU2701501C1/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01CPLANTING; SOWING; FERTILISING
    • A01C3/00Treating manure; Manuring

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Fertilizers (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

FIELD: agriculture.
SUBSTANCE: invention relates to the field of agriculture (agroengineering ecology) and is intended for the nitrogen level safety forecasting during the livestock breeding wastes utilization that is necessary for the livestock enterprises functioning ecological safety level estimation, assessment of potential modernization of existing enterprises, as well as selection of rational technologies for utilization of livestock farming wastes for newly created enterprises. Method for prediction of level of nitrogen conservation during utilization of livestock waste by whole process cycle comprises sampling initial waste, in which it is determined: water content by thermostatic-weight method, content of total nitrogen by Kjeldahl method, content of total carbon by Tyurin method, nitrogen level is determined on the whole process cycle by formulas.
EFFECT: invention will make it possible to increase reliability of prediction of level of preservation of nitrogen during utilization of livestock breeding wastes on the whole technological cycle, including operations of processing, storage, transportation and introduction into soil as fertilizer, and enables to predict nitrogen preservation level for wastes with water content less than and greater than 92 %.
1 cl, 5 tbl, 2 ex

Description

Способ прогнозирования уровня сохранности азота при утилизации отходов животноводства на всем технологическом циклеA method for predicting the level of nitrogen conservation during the disposal of animal waste throughout the entire technological cycle

Изобретение относится к области сельского хозяйства (агроинженерная экология) и предназначено для прогнозирования уровня сохранности азота при утилизации отходов животноводства, что необходимо для оценивания уровня экологической безопасности функционирования животноводческих предприятий, оценки потенциала модернизации существующих предприятий, а также выбора рациональных технологий утилизации отходов животноводства для создаваемых предприятий.The invention relates to the field of agriculture (agroengineering ecology) and is intended to predict the level of nitrogen conservation during the disposal of livestock products, which is necessary to assess the level of environmental safety of livestock enterprises, assess the potential for modernization of existing enterprises, as well as the selection of rational technologies for the disposal of livestock for established enterprises .

Известен метод меченых атомов – стабильных и радиоактивных изотопов (Нарушева Е.А.. Методы исследований в агрохимии: краткий курс лекций для аспирантов направления подготовки 35.01.06 Сельское хозяйство. ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ». – Саратов, 2014. – с.68-71), основанный на анализе концентраций изотопов-индикаторов и изотопов-носителей в химических и биологических процессах. По соотношениям изотопов-индикаторов между собой оценивается содержание изотопов-носителей в различных объектах исследований, в том числе, потери (сохранность) азота в почве и растениях. Природный азот состоит из двух стабильных изотопов. В азоте воздуха содержится 99,635% атомов азота-14 и 0,365% атомов азота-15. В почвах содержание азота с массой 15 колеблется от 0,365% до 0,373%. В агрохимических исследованиях используют меченые соединения, в которых содержание азота-15 более 10%. Прослеживая путь изотопа-индикатора (азота-15) можно судить о поведении изотопа-носителя (азота-14), о его распределении между азотистыми соединениями в системе удобрение – почва – растение. Потери (сохранность) азота определяется путём анализа избытка атомного процента – разности между обогащением азота-15 образца и естественным природным содержанием азота-15, которое определяется в исходном образце.The known method of labeled atoms - stable and radioactive isotopes (Narusheva E.A. Research methods in agrochemistry: a short course of lectures for graduate students in the field of study 35.01.06 Agriculture. Saratov State Agrarian University, Saratov, 2014. - p. 68 -71), based on the analysis of concentrations of indicator isotopes and carrier isotopes in chemical and biological processes. Based on the ratios of indicator isotopes, the content of carrier isotopes in various research objects is estimated, including nitrogen loss (preservation) in soil and plants. Natural nitrogen consists of two stable isotopes. Air nitrogen contains 99.635% of nitrogen-14 atoms and 0.365% of nitrogen-15 atoms. In soils, the nitrogen content with a mass of 15 ranges from 0.365% to 0.373%. In agrochemical studies, labeled compounds are used in which the nitrogen-15 content is more than 10%. By tracing the path of the indicator isotope (nitrogen-15), one can judge the behavior of the carrier isotope (nitrogen-14), its distribution between nitrogenous compounds in the fertilizer - soil - plant system. The loss (safety) of nitrogen is determined by analyzing the excess of atomic percent - the difference between the enrichment of nitrogen-15 of the sample and the natural natural content of nitrogen-15, which is determined in the original sample.

Недостатками данного способа являются техническая техническая сложность выполнения способа и возможность определения сохранности азота только после утилизации (невозможность прогнозировать значение сохранности азота).The disadvantages of this method are the technical technical complexity of the method and the ability to determine the safety of nitrogen only after disposal (inability to predict the value of the safety of nitrogen).

Известен способ прогнозирования значений потерь азота при переработке отходов животноводства по справочным данным, в зависимости от технологии переработки (РД-АПК 1.10.15.02-17 Методические рекомендации по технологическому проектированию систем удаления и подготовки к использованию навоза и помёта. Москва, 2017, с.104-105). В зависимости от применяемой технологии переработки за прогнозируемый уровень сохранности азота принимается соответствующее среднее справочное значение. There is a method for predicting the values of nitrogen losses in the processing of animal waste according to reference data, depending on the processing technology (RD-APK 1.10.15.02-17 Methodological recommendations for the technological design of systems for removal and preparation for the use of manure and litter. Moscow, 2017, p. 104 -105). Depending on the applied processing technology, the corresponding average reference value is taken as the predicted level of nitrogen storage.

Недостатком известного способа является низкая достоверность (точность), поскольку не принимаются во внимание характеристики исходного отхода и особенности хранения и внесения после переработки. The disadvantage of this method is the low reliability (accuracy), since it does not take into account the characteristics of the initial waste and especially storage and introduction after processing.

Наиболее близким аналогом к заявляемому способу является прогнозирование значений потерь азота при переработке жидких отходов животноводства по формуле:The closest analogue to the claimed method is predicting the values of nitrogen losses during the processing of liquid animal waste by the formula:

Y = 47,23 +8,73 х1+3,95 х2+7,67 х3+2,95 х4+5,08 х5 -Y = 47.23 +8.73 x 1 +3.95 x 2 +7.67 x 3 + 2.95 x 4 +5.08 x 5 -

3,42 х1х4+5,02 х2х3 -5,02 х2х5-1,3 х3х4 +1,83 х3х6+2,42 х5х6 3.42 x 1 x 4 + 5.02 x 2 x 3 -5.02 x 2 x 5 -1.3 x 3 x 4 +1.83 x 3 x 6 + 2.42 x 5 x 6

+2,89х1х2х3+1,3х1х2х6-1,36х1х3х6 +1,36х2х3х5 + 2.89x 1 x 2 x 3 + 1.3x 1 x 2 x 6 -1.36x 1 x 3 x 6 + 1.36x 2 x 3 x 5

где X1 - коэффициент эффективность технологии переработки, выражаетwhere X 1 - coefficient of processing technology efficiency, expresses

уровень сохранности азота в процентном соотношении на этапе переработки.the level of nitrogen storage as a percentage at the processing stage.

X2–коэффициент эффективности технологии хранения, выражаетX 2 - coefficient of efficiency of storage technology, expresses

уровень сохранности азота в процентном соотношении на этапе хранения.the level of nitrogen storage as a percentage during the storage phase.

X3 - коэффициент эффективности технологии внесения удобрения в почву.X 3 - coefficient of efficiency of technology for fertilizing the soil.

X4 - коэффициент влажности перерабатываемого материала, %содержания воды.X 4 - moisture coefficient of the processed material,% water content.

X5 - соотношения углерода к азоту в перерабатываемомматериале.X 5 - the ratio of carbon to nitrogen in the processed material.

X6 – коэффициентэффективности (качества) работы персонала.X 6 - the coefficient of efficiency (quality) of the staff.

Данная формула была получена в результате логико-лингвистического моделирования на основе теоретических положений и экспертных оценок (Брюханов А.Ю., Спесивцев А.В., Субботин И.А. Оценка экологической безопасности на основе логико-лингвистического моделирования процессов утилизации жидкого навоза // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2015. № 86. С. 129-139.)This formula was obtained as a result of logical-linguistic modeling based on theoretical principles and expert assessments (Bryukhanov A.Yu., Spesivtsev A.V., Subbotin I.A. Environmental safety assessment based on logical-linguistic modeling of liquid manure utilization processes // Technologies and technical means of mechanized production of crop and livestock products. 2015. No. 86. P. 129-139.)

Недостатками известного способа является возможность применения способа только для отходов животноводства с содержанием воды более 92% и низкая достоверность (точность)прогноза, поскольку данные формулы были получены на основе теоретических положений и экспертных оценок без адаптации к реальным экспериментальным значениям.The disadvantages of this method is the possibility of using the method only for livestock waste with a water content of more than 92% and low reliability (accuracy) of the forecast, since these formulas were obtained on the basis of theoretical principles and expert estimates without adapting to real experimental values.

Задачей заявляемого способа является повышение достоверности прогнозирования уровня сохранности азота при утилизации отходов животноводства на всем технологическом цикле и получение возможности прогнозировать уровень сохранности азота для отходов с содержанием воды менее 92%.The objective of the proposed method is to increase the reliability of predicting the level of preservation of nitrogen during the disposal of animal waste throughout the entire technological cycle and gaining the ability to predict the level of preservation of nitrogen for waste with water content less than 92%.

Поставленная задача решается за счет того, что способ прогнозирования уровня сохранности азота при утилизации отходов животноводства на всем технологическом цикле содержащий отбор пробы исходного отхода, в которой определяют: содержание воды термостатно-весовым методом, содержание общего азота методом Кьельдаля, содержание общего углерода методом Тюрина, определяют уровень сохранности азота на всём технологическом цикле по формуле.The problem is solved due to the fact that the method for predicting the level of nitrogen safety during the disposal of animal waste throughout the entire technological cycle includes sampling the initial waste, which determines: the water content by the thermostatic weight method, the total nitrogen content by the Kjeldahl method, the total carbon content by the Tyurin method, determine the level of nitrogen safety throughout the entire technological cycle by the formula.

Новые существенные признаки:New significant features:

1. Для жидких отходов (содержание воды более 92%).1. For liquid waste (water content more than 92%).

Y1 = 40,31 +6,27х1 +3,7х2 +4,72х3 +1,38х4 +5,21х5 -5,94х1х4 +1,57х2х3 +2,15х2х4 – 4,81х2х5;Y 1 = 40.31 + 6.27 x 1 + 3.7 x 2 + 4.72 x 3 + 1.38 x 4 + 5.21 x 5 -5.94 x 1 x 4 + 1.57 x 2 x 3 + 2.15 x 2 x 4 - 4.81 x 2 x 5 ;

2. Для твёрдых и полужидких отходов (содержание воды 92% и менее)2. For solid and semi-liquid waste (water content 92% or less)

Y2 =44,83 +4,71x1 +4,25x2 +6,72x3 +1,75x4 +1,93x5– 1,75x1x2 +2,63x2x3 –3,86x2x5 +2,63x3x4 +1,52x1x2x4 +2,07x1x3x4 +3,28x2x3x4;Y 2 = 44.83 + 4.71x 1 + 4.25x 2 + 6.72x 3 + 1.75x 4 + 1.93x 5 - 1.75x 1 x 2 + 2.63x 2 x 3 –3.86x 2 x 5 + 2.63x 3 x 4 + 1.52x 1 x 2 x 4 + 2.07x 1 x 3 x 4 + 3.28x 2 x 3 x 4 ;

Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными необходимы и достаточны для достижения технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.The listed new essential features, together with the known ones, are necessary and sufficient to achieve a technical result in all cases to which the requested amount of legal protection applies.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение достоверности (точности) прогнозирования уровня сохранности азота при утилизации отходов животноводства на всем технологическом цикле (включая операции переработки, хранения, транспортировки и внесения в почву в качестве удобрения),полученные в ходе апробации способа прогнозируемые значения оказались близки фактическим значениям, определённым балансовым методом на основе приборных измерений – погрешность составила менее 10 % и возможность прогнозирования уровня сохранности азота для отходов с содержанием воды менее 92%.The technical result of the present invention is to increase the reliability (accuracy) of predicting the level of nitrogen safety during the disposal of livestock waste throughout the entire technological cycle (including operations of processing, storage, transportation and soil application as fertilizer), the predicted values obtained during the testing of the method turned out to be close to the actual values determined by the balance method based on instrument measurements - the error was less than 10% and the ability to predict the level of nitrogen rannosti waste having a water content less than 92%.

Способ прогнозирования уровня сохранности азота при утилизации отходов животноводства на всем технологическом цикле (включая операции переработки, хранения, транспортировки и внесения в почву в качестве удобрения) реализуется путём отбирают пробу исходного отхода, определяют параметры исходного отхода: содержание воды, содержание общего азота (N), содержание общего углерода (C), соотношение углерода к азоту (C:N), определяют технологические факторы, Анализ пробы исходного отхода определяют принятыми агрохимическими методами: азот определяют методом Кьельдаля, углерод - методом Тюрина, содержание воды (влажность) определяют термостатно-весовым методом. Значения технологическихфакторных переменных в стандартизованном виде определяют путём выбора из таблиц соответствия (Таблица 1, Таблица 2, Таблица 3).A method for predicting the level of nitrogen conservation during the disposal of animal waste throughout the entire technological cycle (including processing, storage, transportation and soil application as fertilizer) is implemented by taking a sample of the initial waste, determining the parameters of the initial waste: water content, total nitrogen content (N) , the content of total carbon (C), the ratio of carbon to nitrogen (C: N), is determined by technological factors, Analysis of samples of the initial waste is determined by accepted agrochemical methods: nitrogen is determined They use the Kjeldahl method, carbon - the Tyurin method, the water content (humidity) is determined by the thermostat-weight method. The values of technological factor variables in a standardized form are determined by choosing from the correspondence tables (Table 1, Table 2, Table 3).

Таблица 1Table 1

Таблица соответствия технологии переработки уровню сохранности азота (переменная X1)Table of correspondence of processing technology to the level of nitrogen storage (variable X 1 )

Технология переработкиProcessing technology Уровень сохранности азота в стандартизованном видеStandardized Nitrogen Retention Rate Переработка в отстойниках с последующей аэрациейSump treatment followed by aeration -1,00-1.00 Переработка в отстойниках с последующей очисткой в рыбоводно-биологических прудахProcessing in sedimentation tanks followed by treatment in fish and biological ponds -0,25-0.25 Длительное выдерживание жидких отходов (без формирования покрытия)Long-term storage of liquid waste (without coating formation) 0,000.00 Длительное выдерживание жидких отходов (без формирования покрытия)Long-term storage of liquid waste (without coating formation) 0,250.25 Длительное выдерживание в хранилищах закрытого типаLong-term storage in closed storage 0,400.40 Сепарация с последующим хранением и компостированиеSeparation followed by storage and composting 0,500.50 Анаэробное сбраживание (биогаз)Anaerobic digestion (biogas) 1,001.00 Длительное выдерживание твердых отходовLong-term solid waste retention -1,00-1.00 Пассивное компостированиеPassive composting -0,50-0.50 Активное компостированиеActive composting 0,250.25 Переработка в биореакторе камерного типаProcessing in a chamber-type bioreactor 0,750.75 Переработка в биореакторе барабанного типаProcessing in a drum-type bioreactor 1,001.00

Таблица 2table 2

Таблица соответствия технологии хранения уровню сохранности азота (переменная X2)Correspondence table of storage technology for nitrogen storage level (variable X 2 )

Технология храненияStorage technology Уровень сохранности азота в стандартизованном видеStandardized Nitrogen Retention Rate Хранение жидких отходов в хранилищах открытого типа без крыши или других элементов защиты от атмосферных осадковStorage of liquid waste in open storage without roof or other elements of protection against atmospheric precipitation -1,00-1.00 Хранение жидких отходов в хранилищах открытого типа с крышей или другим конструктивным элементом защиты от атмосферных осадковStorage of liquid waste in open storage facilities with a roof or other structural element of protection against atmospheric precipitation -0,50-0.50 Хранение жидких отходов в хранилищах закрытого типаStorage of liquid waste in closed storage facilities 1,001.00 Хранение твердых отходов на полевых площадкахField solid waste storage -1,00-1.00 Хранение твердых отходов на гидроизолированных площадках без укрывных материаловStorage of solid waste in waterproofed areas without covering materials -0,25-0.25 Хранение твердых отходов на гидроизолированных площадках с укрывными материаламиStorage of solid waste in waterproofing areas with covering materials 0,500.50 Хранение твердых отходов на крытых гидроизолированных площадкахSolid Waste Storage in Indoor Waterproofing Areas 1,001.00

Таблица 3Table 3

Таблица соответствия технологии внесения в почву уровню сохранности азота (переменная X3)Correspondence table of the technology of applying the soil to the level of nitrogen conservation (variable X 3 )

Технология внесения в почвуSoil application technology Уровень сохранности азота в стандартизованном видеStandardized Nitrogen Retention Rate Простой сливSimple drain -1,00-1.00 РазбрызгиваниеSpatter -0,75-0.75 Внесение шланговыми системамиApplication by hose systems -0,25-0.25 Поверхностное внесениежидкого удобрения с последующей одновременной запашкойSurface application of liquid fertilizer followed by simultaneous plowing 0,750.75 Внутрипочвенное внесение жидкого удобренияIntrasoil liquid fertilizer application 1,001.00 Разбрасывание твёрдого удобрения без запашки или с запашкой более, чем через суткиSpreading solid fertilizer without plowing or with plowing more than a day later -1,00-1.00 Разбрасывание твёрдого удобрения с запашкой в течение сутокSpreading solid fertilizer with stock during the day -0,75-0.75 Разбрасывание твёрдого удобрения с запашкой в течение 4 часовSpreading solid fertilizer with stock for 4 hours 0,000.00 Разбрасывание твёрдого удобрения с одновременной культивациейSolid fertilizer spreading while cultivating 0,500.50 Разбрасывание твёрдого удобрения с одновременной запашкойSolid fertilizer spreading with simultaneous plowing 0,750.75 Разбрасывание твёрдого удобрения с глубокой запашкой (с переворотом пласта)Spreading solid fertilizer with deep plowing (flipping) 1,001.00

Полученные значения характеристик отхода переводят в стандартизованный безразмерный вид путём следующих преобразований:The obtained values of the waste characteristics are converted into a standardized dimensionless form by the following transformations:

Для твердых и полужидких отходов:x4 = (76-Vp)/16, где Vp – влажность исходного отхода в процентах (процентное содержание воды в отходе);For solid and semi-liquid waste: x 4 = (76-Vp) / 16, where Vp is the moisture content of the initial waste in percent (percentage of water in the waste);

Для жидких отходов: x4 = (Vp -95)/3;For liquid waste: x 4 = (Vp -95) / 3;

x5 = (CN-20)/10, где CN=C:N – отношение масс углерода к азоту в исходном отходе.x 5 = (CN-20) / 10, where CN = C: N is the ratio of the masses of carbon to nitrogen in the initial waste.

Прогнозируемый уровень сохранности азота при утилизации отходов животноводства определяют по формулам: для жидких отходов (содержание воды в отходе более 92%) Y1 = 40,31 +6,27х1 +3,7х2 +4,72х3 +1,38х4 +5,21х5 -5,94х1х4 +1,57х2х3 +2,15х2х4 – 4,81х2х5; для твёрдых и полужидких отходов (содержание воды в отходе менее, либо равно 92%)Y2 = 44,83 +4,71x1 +4,25x2 +6,72x3 +1,75x4 +1,93x5– 1,75x1x2 +2,63x2x3 –3,86x2x5 +2,63x3x4 +1,52x1x2x4 +2,07x1x3x4 +3,28x2x3x4, The predicted level of nitrogen preservation for disposal of animal waste is determined by the formulas: waste liquid (water content of deviating more than 92%) Y 1 = 40.31 + 6,27h 3,7h 1 + 2 + 3 + 4,72h 1,38h 4 + 5.21 x 5 -5.94 x 1 x 4 + 1.57 x 2 x 3 + 2.15 x 2 x 4 - 4.81 x 2 x 5 ; for solid and semi-liquid waste (the water content in the waste is less than or equal to 92%) Y 2 = 44.83 + 4.71x 1 + 4.25x 2 + 6.72x 3 + 1.75x 4 + 1.93x 5 - 1 , 75x 1 x 2 + 2.63x 2 x 3 –3.86x 2 x 5 + 2.63x 3 x 4 + 1.52x 1 x 2 x 4 + 2.07x 1 x 3 x 4 + 3.28x 2 x 3 x 4,

где x1 – коэффициент уровеня сохранности азота на этапе переработки; where x 1 is the coefficient of the level of preservation of nitrogen at the stage of processing;

x2– коэффициент уровеня сохранности азота на этапе хранения;x 2 - coefficient of the level of preservation of nitrogen at the stage of storage;

x3– коэффициент уровенясохранности азота на этапе внесения в почву как удобрения; x 3 - coefficient of nitrogen preservation at the stage of application to the soil as fertilizer;

x4– коэффициент влажности (содержание воды) перерабатываемого материала; x 4 - moisture coefficient (water content) of the processed material;

x5– коэффициент соотношение углерода к азоту в исходном перерабатываемом материале.x 5 is the ratio of carbon to nitrogen in the feed material.

Пример 1. (Исходный отход – помёт влажностью 65%). Example 1. (Initial waste - litter with a moisture content of 65%).

Способ прогнозирования уровня сохранности азота при утилизации отходов животноводства был использован для определения уровня сохранности азота на птицефабрике яичного направления с клеточным содержанием птицы и ленточной системой удаления помёта, расположенной в Ленинградской обл. Был произведён отбор пробы образующегося помёта, проведён лабораторный анализ отобранной пробы помёта: азот был определён методом Кьельдаля, углерод - методом Тюрина, содержание воды (влажность) – термостатно-весовым методом. Были проанализированы используемые на сельхозпредприятии технологии для определения значений технологических факторных переменных путём выбора из таблиц 1, 2, 3 и рассчитано значение отношения углерода к азоту(C:N). Значения C:N и влажности исходного отхода были преобразованы в стандартизованный вид. Значения факторных переменных в натуральном и стандартизованном значениях приведены в Таблице 4.A method for predicting the level of nitrogen preservation in the disposal of animal waste was used to determine the level of nitrogen preservation at an egg-oriented poultry farm with poultry cell content and a tape droppings removal system located in the Leningrad Region. A sample of the resulting litter was sampled, a laboratory analysis of the selected litter sample was carried out: nitrogen was determined by the Kjeldahl method, carbon was determined by the Tyurin method, and water content (humidity) was determined by the thermostatic-weight method. The technologies used at the agricultural enterprise were analyzed to determine the values of technological factor variables by choosing from tables 1, 2, 3 and the value of the carbon to nitrogen ratio (C: N) was calculated. Values of C: N and humidity of the initial waste were converted to a standardized form. The values of factor variables in natural and standardized values are shown in Table 4.

Таблица 4Table 4

Значения факторных переменных и уровня сохранности азотаValues of factor variables and nitrogen safety level

Факторная переменнаяFactor variable Описание фактораFactor Description Значение в стандартизованном видеStandardized value X1 X 1 Пассивное компостированиеPassive composting -0,50-0.50 X2 X 2 Гидроизолированные площадкиWaterproofing platforms -0,25-0.25 X3 X 3 РазбрасываниеScattering -0,75-0.75 X4 X 4 Содержание воды 65%Water content 65% 0,700.70 X5 X 5 Соотношение углерода к азоту C:N = 15:1The ratio of carbon to nitrogen C: N = 15: 1 -0,50-0.50 Расчётное значение сохранности (Y2)Estimated Preservation Value (Y 2 ) 35,7235.72 Фактическое значение сохранностиActual value of preservation 36,4436,44

Подставив исходные данные – значения факторных переменных в стандартизованном виде в полиномиальное уравнение Y2 = 44,83 +4,71x1 +4,25x2 +6,72x3 +1,75x4 +1,93x5–1,75x1x2 +2,63x2x3 –3,86x2x5 +2,63x3x4 +1,52x1x2x4 +2,07x1x3x4 +3,28x2x3x4 Substituting the initial data - the values of factor variables in a standardized form in the polynomial equation Y 2 = 44.83 + 4.71x 1 + 4.25x 2 + 6.72x 3 + 1.75x 4 + 1.93x 5 –1.75x 1 x 2 + 2.63x 2 x 3 –3.86x 2 x 5 + 2.63x 3 x 4 + 1.52x 1 x 2 x 4 + 2.07x 1 x 3 x 4 + 3.28x 2 x 3 x 4

было рассчитано значение сохранности азота.Рассчитанный по модели результат оказался близок фактическому значению, определённому балансовым методом на основе приборных измерений – погрешность составила 1,98%.the nitrogen preservation value was calculated. The result calculated according to the model turned out to be close to the actual value determined by the balance method based on instrumental measurements - the error was 1.98%.

Пример 2. Example 2

(Исходный отход – жидкий свиной навоз влажностью 95,4%). (The initial waste is liquid pig manure with a moisture content of 95.4%).

Способ прогнозирования уровня сохранности азота при утилизации отходов животноводства был использован для определения уровня сохранности азота на свинокомплексе законченного цикла с безвыгульным содержанием животных в групповых станках с общим годовым поголовьем около 100000 голов, расположенном в Ленинградской обл. Был произведён отбор пробы образующегося навоза, произведён лабораторный анализ отобранной пробы навоза: азот был определён методом Кьельдаля, углерод - методом Тюрина, содержание воды (влажность) – термостатно-весовым методом. Были проанализированы используемые на сельхозпредприятии технологии для определения значений технологических факторных переменных путём выбора из таблиц 1, 2, 3 и рассчитано значение отношения азота к углероду (C:N). Значения C:N и влажности исходного отхода были преобразованы в стандартизованный вид. Значения факторных переменных в натуральном и стандартизованном значениях приведены в Таблице 5.A method for predicting the level of nitrogen safety in the disposal of animal waste was used to determine the level of nitrogen safety in a finished-cycle pig complex with non-walking animals in group machines with a total annual population of about 100,000 heads, located in the Leningrad Region. A sample of the resulting manure was taken, laboratory analysis of the selected manure sample was carried out: nitrogen was determined by the Kjeldahl method, carbon was determined by the Tyurin method, and the water content (humidity) was determined by the thermostatic-weight method. The technologies used at the agricultural enterprise were analyzed to determine the values of technological factor variables by choosing from tables 1, 2, 3 and the ratio of nitrogen to carbon (C: N) was calculated. Values of C: N and humidity of the initial waste were converted to a standardized form. The values of factor variables in natural and standardized values are shown in Table 5.

Таблица 5Table 5

Значения факторных переменных и уровня сохранности азотаValues of factor variables and nitrogen safety level

Факторная переменнаяFactor variable Описание фактораFactor Description Значение в стандартизованном видеStandardized value X1 X 1 Длительное выдерживание в хранилищах закрытого типаLong-term storage in closed storage 0,400.40 X2 X 2 Хранение жидких отходов в хранилищах закрытого типаStorage of liquid waste in closed storage facilities 1,001.00 X3 X 3 Внутрипочвенное внесение жидкого удобренияIntrasoil liquid fertilizer application 1,001.00 X4 X 4 Содержание воды 95,4%Water Content 95.4% 0,130.13 X5 X 5 Соотношение углерода к азоту C:N = 10:1The ratio of carbon to nitrogen C: N = 10: 1 -1,00-1.00 Расчётное значение сохранности (Y1)Estimated Preservation Value (Y 1 ) 52,5552.55 Фактическое значение сохранностиActual value of preservation 49,8749.87

Подставив исходные данные – значения факторных переменных в стандартизованном виде в полиномиальное уравнение Y1 = 40,31 +6,27х1 +3,7х2 +4,72х3 +1,38х4 +5,21х5 -5,94х1х4 +1,57х2х3 +2,15х2х4 – 4,81х2х5, было рассчитано значение сохранности азота. Рассчитанный по модели результат оказался близок фактическому значению, определённому балансовым методом на основе приборных измерений – погрешность составила 5,39 %.Substituting the initial data - the values of factor variables in a standardized form in the polynomial equation Y 1 = 40.31 + 6.27x 1 + 3.7x 2 + 4.72x 3 + 1.38x 4 + 5.21x 5 -5.94x 1 x 4 + 1.57 x 2 x 3 + 2.15 x 2 x 4 - 4.81 x 2 x 5 , the nitrogen preservation value was calculated. The result calculated by the model turned out to be close to the actual value determined by the balance method based on instrument measurements - the error was 5.39%.

Claims (11)

Способ прогнозирования уровня сохранности азота при утилизации отходов животноводства на всем технологическом цикле, заключающийся в отборе пробы исходного отхода, определении в ней содержания воды термостатно-весовым методом, общего азота методом Кьельдаля, общего углерода методом Тюрина, уровня сохранности азота на всем технологическом цикле, отличающийся тем, что прогнозируемый уровень сохранности азота при утилизации отходов животноводства на всем технологическом цикле рассчитывают по формулам:A method for predicting the level of nitrogen safety during the disposal of animal waste throughout the entire technological cycle, which consists in sampling the initial waste, determining the water content in it by the thermostatic-weight method, the total nitrogen by the Kjeldahl method, the total carbon by the Tyurin method, the level of nitrogen safety throughout the entire technological cycle, which differs the fact that the predicted level of nitrogen safety during the disposal of animal waste throughout the entire technological cycle is calculated by the formulas: - для жидких отходов (содержание воды в отходе более 92%) - for liquid waste (water content in the waste is more than 92%) Y1 = 40,31+6,27х1+3,7х2+4,72х3+1,38х4+5,21х5-5,94х1х4+1,57х2х3+2,15х2х4-4,81х2х5; Y 1 = 40.31 + 6.27 x 1 + 3.7 x 2 + 4.72 x 3 + 1.38 x 4 + 5.21 x 5 -5.94 x 1 x 4 + 1.57 x 2 x 3 + 2.15 x 2 x 4 -4.81 x 2 x 5 ; - для твёрдых и полужидких отходов (содержание воды в отходе 92% и менее)- for solid and semi-liquid waste (waste water content of 92% or less) Y2 = 44,83+4,71x1+4,25x2+6,72x3+1,75x4+1,93x5–1,75x1x2+2,63x2x3–3,86x2x5+2,63x3x4 +1,52x1x2x4+2,07x1x3x4+3,28x2x3x4, Y 2 = 44.83 + 4.71x 1 + 4.25x 2 + 6.72x 3 + 1.75x 4 + 1.93x 5 –1.75x 1 x 2 + 2.63x 2 x 3 –3.86x 2 x 5 + 2.63x 3 x 4 + 1.52x 1 x 2 x 4 + 2.07x 1 x 3 x 4 + 3.28x 2 x 3 x 4 , где независимые переменные представлены в стандартизованном виде: where the independent variables are presented in a standardized form: x1 – коэффициент применяемой технологии переработки; x 1 - coefficient of applied processing technology; x2– коэффициент применяемого метода хранения;x 2 is the coefficient of the storage method used; x3– коэффициент применяемого метода внесения в почву как удобрения; x 3 - coefficient of the applied method of applying to the soil as fertilizer; x4– коэффициент влажности (содержания воды) перерабатываемого материала; x 4 - coefficient of humidity (water content) of the processed material; x5– коэффициент соотношения азота к углероду в исходном перерабатываемом материале. x 5 is the ratio of nitrogen to carbon in the feed material.
RU2018137163A 2018-10-23 2018-10-23 Method for prediction of nitrogen preservation level during utilization of livestock breeding wastes on the whole technological cycle RU2701501C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018137163A RU2701501C1 (en) 2018-10-23 2018-10-23 Method for prediction of nitrogen preservation level during utilization of livestock breeding wastes on the whole technological cycle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018137163A RU2701501C1 (en) 2018-10-23 2018-10-23 Method for prediction of nitrogen preservation level during utilization of livestock breeding wastes on the whole technological cycle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2701501C1 true RU2701501C1 (en) 2019-09-26

Family

ID=68063260

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018137163A RU2701501C1 (en) 2018-10-23 2018-10-23 Method for prediction of nitrogen preservation level during utilization of livestock breeding wastes on the whole technological cycle

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2701501C1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2423336C1 (en) * 2010-01-18 2011-07-10 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" Method of producing nitrogen-containing organomineral fertiliser

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2423336C1 (en) * 2010-01-18 2011-07-10 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" Method of producing nitrogen-containing organomineral fertiliser

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БРЮХАНОВ А.Ю. и др. Оценка экологической безопасности на основе логико-лингвистического моделирования процессов утилизации жидкого навоза. Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. Москва, 2015, N 86, c.129-139. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kowalenko et al. Effect of moisture content, temperature and nitrogen fertilization on carbon dioxide evolution from field soils
Jarvis et al. Nitrogen mineralization in temperate agricultural soils: processes and measurement
Tittonell et al. Carbon and nutrient losses during manure storage under traditional and improved practices in smallholder crop-livestock systems—evidence from Kenya
Dalal Soil microbial biomass—what do the numbers really mean?
Wu et al. A review of carbon and nitrogen processes in four soil nitrogen dynamics models
Flowers et al. Immobilization and mineralization of nitrogen in soils incubated with pig slurry or ammonium sulphate
Vertès et al. Short-term and cumulative effects of grassland cultivation on nitrogen and carbon cycling in ley-arable rotations.
Tarkalson et al. Nitrate accumulation and movement under deficit irrigation in soil receiving cattle manure and commercial fertilizer
Lambert et al. Effects of fertiliser application on nutrient status and organic matter content of hill soils
Saviozzi et al. Mineralization parameters from organic materials added to soil as a function of their chemical composition
Tiwary et al. Assessment and mitigation of the environmental burdens to air from land applied food-based digestate
Sgouridis et al. Relative magnitude and controls of in situ N2 and N2O fluxes due to denitrification in natural and seminatural terrestrial ecosystems using 15N tracers
De Neve Organic matter mineralization as a source of nitrogen
Martínez-Lagos et al. Nitrogen orgdiv2mineralization in a silandic andosol fertilized with dairy slurry and urea
Tripathi et al. The effects of understorey dwarf bamboo (Sasa kurilensis) removal on soil fertility in a Betula ermanii forest of northern Japan
Khalil et al. Assessing the effect of different treatments on decomposition rate of dairy manure
RU2701501C1 (en) Method for prediction of nitrogen preservation level during utilization of livestock breeding wastes on the whole technological cycle
Aslam et al. Predicting phytotoxicity of compost-amended soil from compost stability measurements
Chalkia et al. Spreading raw olive mill wastewater is compatible with the growth and the beneficial functions of the earthworm Octodrilus complanatus
Moorhead et al. Changing carbon chemistry of buried creosote bush litter during decomposition in the Northern Chihuahuan Desert
Coughenour et al. Simulation of a grassland sulfur-cycle
Bernal et al. Nitrogen transformations in calcareous soils amended with pig slurry under aerobic incubation
Schroth et al. Soil organic matter.
Robertson et al. Soil C and N Cycling under Sugarcane
Lemes et al. Effect of covering deep litter stockpiles on methane and ammonia emissions analyzed by an inverse dispersion method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201024