Публикации автора

С повышением спроса на продовольственную продукцию и ростом объемов сельскохозяйственного производства увеличивается количество образуемых отходов и побочных продуктов, в том числе в отраслях животноводства. К способам утилизации побочных продуктов животноводства относится интенсивная переработка в установках различного типа, в том числе с применением процессов биодеструкции. Однако данный процесс связан с активным образованием выбросов углекислого газа, метана, закиси азота, аммиака. Для предотвращения негативного воздействия на окружающую среду предлагается внедрить систему очистки газовоздушных выбросов в линию переработки побочных продуктов животноводства. (Цель исследования) Разработать систему очистки выбросов климатически активных газов, в частности, аммиака, образующихся при интенсивной переработке биотехнологическим методом побочных продуктов животноводства. (Материалы и методы) С учетом свойств основных загрязняющих веществ определили возможные методы их удаления из выбросов. К таким методам относится сухая, мокрая, конденсационная и биологическая очистка. Наиболее оптимальным и эффективным выбран способ биоочистки. (Результаты и обсуждение) Разработали техническое решение для очистки газовоздушных выбросов в биофильтре с полимерным и органическим наполнителем. Предусмотрена цифровая система контроля и управления рабочим процессом. Особенностью предложенной конструкции является применение сменных фильтрующих картриджей и активной системы орошения. (Выводы) Определили основные параметры образующихся выбросов и методы их очистки. Очистка выбросов с цифровой системой контроля и управления рабочим процессом осуществляется последовательно в кожухотрубчатом конденсаторе и биофильтре. Удельная поверхность охлаждения равна 1,09∙10–3 квадратного метра на 1 метр кубический, удельный расход хладагента – 0,7 литров на 1 кубический метр. Установлены оптимальные параметры среды при очистке в биофильтре: температура 30 градусов Цельсия, влажность 45-55 процентов, показатель активной кислотности 8-8,4 единиц, время нахождения в фильтрующем слое 15-30 секунд. Данные параметры обеспечивают высокую степень очистки по аммиаку при длительной эксплуатации биофильтра.

В конце XIX – начале XX века активно формировалась отечественная агроинженерная наука, которая занималась проблемами создания сельскохозяйственной техники. Внедрение в сельском хозяйстве новых технологий с учетом традиционных способов обработки земли было необходимо переводить на научную основу. Можно полагать, что история научного коллектива Института агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства началась с организации в Санкт-Петербурге в 1907 году Бюро по сельскохозяйственной механике. (Цель исследования) Обобщить историко-научную информацию о зарождении и развитии агроинженерной науки в Санкт-Петербурге, отразить преемственность научных традиций в решении производственных задач по направлению «Агроэкология». (Материалы и методы) Анализ выполнен по публикациям, посвященным становлению в России науки по механизации земледелия, истории Государственного сельскохозяйственного музея, а также по материалам, подготовленным к 100-летию создания Бюро по сельскохозяйственной механике. (Результаты и обсуждение) Приведены основные этапы и имена ученых, внесших вклад в работу Бюро в 1907-1917 годах. В результате преобразований был создан Всесоюзный институт механизации сельского хозяйства (ВИМ). В 1930 году институт начал свою деятельность в Ленинграде, но вскоре его перевели в Москву, а в Ленинграде созданы филиалы ВИМ и ВИЭСХ, где продолжали трудиться бывшие члены Бюро. В 1962 году ленинградские филиалы объединили в самостоятельное учреждение – НИИМЭСХ Северо-Запада, а впоследствии – в научно-производственное объединение «Нечерноземагромаш» со штатом более 1200 сотрудников. В 2018 году учреждение вновь стало филиалом ВИМ с постановкой задачи комплексных научных исследований в области обеспечения экологической безопасности сельскохозяйственного производства. (Выводы) Важнейшим результатом многолетней истории коллектива является преемственность передачи знаний. В наши дни Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства в статусе филиала Федерального научного агроинженерного центра ВИМ продолжает славные традиции своего первого предшественника – Бюро по сельскохозяйственной механике и следует им для решения новых вызовов в сельскохозяйственной науке и практике.

Современное производство требует внедрения автоматизированных систем управления для повышения эффективности, точности и безопасности технологических процессов. В аграрных отраслях к сложным технологиям относится переработка или утилизация органических отходов путем биотрансформации или деградации. Эти процессы проходят в несколько фаз, и каждая требует различных режимов. Для повышения их эффективности необходима автоматизированная система, позволяющая контролировать процесс биотермической реакции и управлять режимами работы биоферментатора в зависимости от фазы переработки органических отходов. (Цель исследования) Разработать автоматизированную систему управления биоферментатором барабанного типа. (Материалы и методы) Исследования проведены на экспериментальном биоферментаторе барабанного типа в условиях аэрации перерабатываемой органической массы. Автоматизированная система управления работы ферментатора построена по трехуровневой структуре: верхний уровень (сервер и автоматизированное рабочее место оператора), средний уровень (программируемый логический контроллер) и нижний уровень (датчики и исполнительные механизмы). Для измерения температуры в биореакторе используются датчики термосопротивления, размещенные в погружных гильзах. Расход воздуха рассчитывается на основе показаний датчиков перепада давления. Частота вращения барабана определяется с помощью оптического бесконтактного датчика. (Результаты и обсуждение) Предлагаемая система управления обеспечивает автоматизированный контроль параметров процесса переработки и управление режимами биоферментатора. Система успешно прошла испытания, корректно отображая температуру смеси, расхода воздуха на аэрацию и вращение барабана. АСУ позволяет оперативно изменять режимы и определять оптимальные параметры переработки органических отходов. (Выводы) Автоматизированная система управления процессом переработки органических отходов в биоферментаторе барабанного типа обеспечивает мониторинг параметров, что позволит определить оптимальные режимы работы и алгоритмы их корректировки для различных типов органических смесей и получить качественный конечный продукт.

Введение. Одним из значимых источников антропогенных выбросов является аграрный сектор. Корректный учет эмиссии парниковых газов в этом секторе зависит от применяемых технологий переработки навоза и помета. На сегодняшний день отмечается недостаток исследований по уточнению выбросов метана и закиси азота от существующих систем хранения навоза и помета ввиду разнообразия используемых соответствующих технологий, поэтому разработанный методический подход к расчетной оценке годовой эмиссии метана и закиси азота является актуальным. Цель исследования. Определить влияние технологий переработки навоза и помета на годовые эмиссии метана и закиси азота.
Материалы и методы. Для определения эмиссии закиси азота и метана рассчитана масса получаемого навоза и помета, содержание в нем общего азота и углерода; проанализированы технологии переработки навоза: длительное выдерживание навоза/помета, пассивное компостирование, активное компостирование, биоферментация, сушка и грануляция, сжигание. Выполнен расчет для двух вариантов: 1) по данным Национального кадастра антропогенных выбросов с учетом доли навоза, перерабатываемой каждой технологией за 2022 г.; 2) по фактическим данным распределения технологий за 2022 г. Выполнена прогнозная оценка на период до 2030 г. Исследования выполнены на примере субъектов Северо-западного федерального округа РФ. Результаты исследования. Проанализированы технологии содержания животных и птицы на трех типах предприятий: сельскохозяйственные организации, крестьянско-фермерские хозяйства, хозяйства населения. Рассчитана масса навоза и помета для каждого типа предприятий и проанализированы технологии переработки, определена доля навоза, перерабатываемая по каждой технологии. Рассчитаны эмиссии метана и закиси азота на примере Северо-западного федерального округа с пересчетом на CO2 эквивалент для 2022 г. Обсуждение и заключение. Определено влияние технологий сбора и хранения навоза на выбросы метана и закиси азота. Полученные значения превышают по метану на 35,6 % и закиси азота на 14,2 % значения, рассчитанные по методологии, используемой в Национальном кадастре, что говорит о целесообразности ее уточнения. Категорирование предприятий позволяет упростить расчет при оценках на уровне регионов и страны. Уточненные данные об используемых технологиях сбора и хранения навоза и присущих им эмиссиях позволят проводить прогнозные расчеты и определять возможные направления технико-технологической модернизации, направленной на снижение выбросов парниковых газовВведение. Одним из значимых источников антропогенных выбросов является аграрный сектор. Корректный учет эмиссии парниковых газов в этом секторе зависит от применяемых технологий переработки навоза и помета. На сегодняшний день отмечается недостаток исследований по уточнению выбросов метана и закиси азота от существующих систем хранения навоза и помета ввиду разнообразия используемых соответствующих технологий, поэтому разработанный методический подход к расчетной оценке годовой эмиссии метана и закиси азота является актуальным. Цель исследования. Определить влияние технологий переработки навоза и помета на годовые эмиссии метана и закиси азота.

Материалы и методы. Для определения эмиссии закиси азота и метана рассчитана масса получаемого навоза и помета, содержание в нем общего азота и углерода; проанализированы технологии переработки навоза: длительное выдерживание навоза/помета, пассивное компостирование, активное компостирование, биоферментация, сушка и грануляция, сжигание. Выполнен расчет для двух вариантов: 1) по данным Национального кадастра антропогенных выбросов с учетом доли навоза, перерабатываемой каждой технологией за 2022 г.; 2) по фактическим данным распределения технологий за 2022 г. Выполнена прогнозная оценка на период до 2030 г. Исследования выполнены на примере субъектов Северо-западного федерального округа РФ. Результаты исследования. Проанализированы технологии содержания животных и птицы на трех типах предприятий: сельскохозяйственные организации, крестьянско-фермерские хозяйства, хозяйства населения. Рассчитана масса навоза и помета для каждого типа предприятий и проанализированы технологии переработки, определена доля навоза, перерабатываемая по каждой технологии. Рассчитаны эмиссии метана и закиси азота на примере Северо-западного федерального округа с пересчетом на CO2 эквивалент для 2022 г. Обсуждение и заключение. Определено влияние технологий сбора и хранения навоза на выбросы метана и закиси азота. Полученные значения превышают по метану на 35,6 % и закиси азота на 14,2 % значения, рассчитанные по методологии, используемой в Национальном кадастре, что говорит о целесообразности ее уточнения. Категорирование предприятий позволяет упростить расчет при оценках на уровне регионов и страны. Уточненные данные об используемых технологиях сбора и хранения навоза и присущих им эмиссиях позволят проводить прогнозные расчеты и определять возможные направления технико-технологической модернизации, направленной на снижение выбросов парниковых газов.