Рациональные технологии и технические средства утилизации побочных продуктов животноводства на органические удобрения

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации 
Федеральное государственное бюджетное образовательное 
учреждение высшего образования 
«Самарский государственный аграрный университет» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
РАЦИОНАЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ  
И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА УТИЛИЗАЦИИ  
ПОБОЧНЫХ ПРОДУКТОВ ЖИВОТНОВОДСТВА 
НА ОРГАНИЧЕСКИЕ УДОБРЕНИЯ 
 
 
 
Монография 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Кинель 2023 

УДК 636:631.86 
ББК 40.729.9 
   Р27 
 
Рекомендовано научно-техническим советом Самарского ГАУ 
 
Рецензенты: 
д-р техн. наук, проф. кафедры «Безопасность технологических процессов 
и производств», ФГБОУ ВО Санкт-Петербургский ГАУ, 
В. С. Шкрабак; 
д-р техн. наук, проф. кафедры «Агротехнологии, машины и безопасность 
жизнедеятельности», ФГБОУ ВО Ульяновский ГАУ, 
А. А. Павлушин 
 
Авторский коллектив: 
Ю. А. Киров, В. А. Милюткин, В. Ю. Киров, А. В. Петушков, А. С. Сычев 
 
Р27 Рациональные технологии и технические средства утилизации побочных продуктов животноводства на органические удобрения : монография / Ю. А. Киров, В. А. Милюткин, 
В. Ю. Киров  
[и др.]. – Кинель : ИБЦ Самарского ГАУ, 2023. – 152 с. 
ISBN 978-5-88575-724-9 
 
В монографии освещены требования федерального законодательства 
к обращению побочных продуктов животноводства, одной из главных составляющих которых является навоз. Описаны теоретические закономерности разделения жидкого навоза на твердую и жидкую фракции, определяющие процессы фильтрования и осаждения. Приведены модели и рациональные технологии утилизации навоза и навозных стоков на органические удобрения с выработкой биогаза. Обоснованы конструкции новых 
перспективных технических средств утилизации побочных продуктов животноводства на органические удобрения и внесения их в почву. Представлены перспективные технологии и технические средства компостирования 
навоза с последующим гранулированием. 
Монография рассчитана на научных работников, преподавателей, 
студентов вузов и техникумов агроинженерного профиля, а также руководителей и специалистов сельского хозяйства. 
 
УДК 636:631.86 
ББК 40.729.9 
ISBN 978-5-88575-724-9 
 
© Киров Ю. А., Милюткин В. А.,  
Киров В. Ю., Петушков А. В., Сычев А. С., 2023 
© ФГБОУ ВО Самарский ГАУ, 2023 
2 
 

Оглавление  
 
Введение………………………………………………………………...                                
4 
 
1. ТРЕБОВАНИЯ ЗАКОНОДАТЕЛЬСТВА К ОБРАЩЕНИЮ 
6 
ПОБОЧНЫХ ПРОДУКТОВ ЖИВОТНОВОДСТВА…………….   
 
2. ВИДЫ УТИЛИЗАЦИИ ПОБОЧНЫХ ПРОДУКТОВ ЖИ8 
ВОТНОВОДСТВА НА ОРГАНИЧЕСКИЕ УДОБРЕНИЯ……... 
   2.1. Гомогенизация навоза…………………………………………... 
9 
   2.2. Компостирование навоза………………………………………... 
9 
   2.3. Разделение навоза на фракции…………………………………. 
10 
 
12 
3. К ТЕОРИИ ПРОЦЕССОВ РАЗДЕЛЕНИЯ НА ФРАКЦИИ 
ПОБОЧНЫХ ПРОДУКТОВ ЖИВОТНОВОДСТВА……………. 
   3.1. Фильтрование…………………………………………………….  
12 
   3.2. Осаждение……………………………………………………….. 
16 
 
 
4. РАЦИОНАЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ УТИЛИЗАЦИИ ПОБОЧНЫХ ПРОДУКТОВ ЖИВОТНОВОДСТВА НА ОРГАНИЧЕСКИЕ УДОБРЕНИЯ……………………………………………… 
21 
   4.1. Общая система утилизации навоза…………………………….. 
22 
   4.2. Моделирование разделения навозных стоков на фракции…… 
25 
 
   4.3. Функциональное описание технологического процесса утилизации навозных стоков разделением их на фракции……………... 
31 
 
 
5. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ПОБОЧНЫХ ПРОДУКТОВ ЖИВОТНОВОДСТВА НА ОРГАНИЧЕСКИЕ УДОБРЕНИЯ……………………………………………… 
48 
   5.1. Устройство для удаления и обезвоживания навоза…………… 
49 
   5.2. Устройства для разделения навоза на фракции……………….. 
55 
   5.3. Гидроциклоны-сгустители……………………………………… 
59 
   5.4. Тонкослойные отстойники……………………………………… 
78 
   5.5. Осадительно-фильтрующие центрифуги……………………… 
85 
   5.6. Флотационные машины………………………………………… 
89 
   5.7. Насосы-понтоны………………………………………………… 
96 
   5.8. Машины для внесения жидких органических удобрений……. 
114 
   5.8. Машины для внесения твердых органических удобрений…… 
121 
 
 
6. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИЧЕСКИЕ 
СРЕДСТВА ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ПОБОЧНЫХ ПРОДУКТОВ 
ЖИВОТНОВОДСТВА НА ОРГАНИЧЕСКИЕ УДОБРЕНИЯ..... 
127 
   6.1. Системы компостирования навоза……………………………... 
127 
   6.2. Грануляторы……………………………………………………... 
136 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………...... 
141 
ЛИТЕРАТУРА………………………………………………………… 
142 
АЛФАВИТНО-ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ…………………... 
150 
 
 
3 
 

Введение 
 
В соответствии с новым законодательством поступающие отходы с животноводческих ферм и комплексов, объединяются единой терминологией – побочные отходы животноводства. Основная 
масса таких отходов представляет собой различные виды навоза от 
соответствующих видов животных и их половозрастных групп.   
В зависимости от способа содержания животных и способа 
навозоудаления различают два вида навоза, поступающего с ферм 
и комплексов: подстилочный и бесподстилочный. Бесподстилочный навоз чаще представляет собой навозные стоки, которые образуются в результате гидравлических методов навозоудаления и являются по сути дисперсной средой с различной концентрацией дисперсной фазы: взвешенных твердых частиц продуктов жизнедеятельности животных и сопутствующих технологически неизбежных включений при навозоудалении из животноводческого помещения.  Если подстилочный навоз не требует сложной технологии 
переработки и утилизации, то бесподстилочный навоз в необработанном виде представляет серьезную угрозу для заражения почвы, 
воды, воздушного бассейна, для животных и, в конечном счете, для 
человека, так как в нём долгое время живут различные болезнетворные бактерии, яйца и личинки гельминтов, не теряют всхожести семена сорных растений [5, 8, 11, 28]. 
На комплексах с бесподстилочным содержанием животных получают навоз влажностью 90-98% из-за попадания технологически 
неизбежных стоков, а также за счет добавления технической воды, 
необходимой для обеспечения процесса удаления навоза.  Выход 
жидкого навоза на свиноводческих комплексах достигает 3000 т в 
сутки [28]. 
В связи с этим существует острая проблема – утилизация и переработка значительных масс навозных стоков, успешное решение 
которой ведет к улучшению экологической обстановки на животноводческих предприятиях, а также к восстановлению почвенного 
плодородия за счет приготовления из навоза ценного органического 
удобрения и повышению урожайности сельскохозяйственных культур. 
В современном аграрном производстве при утилизации навозных стоков применяют в основном три способа: компостирование, 
4 
 

гомогенизацию и разделение жидкого навоза на твердую и жидкую 
фракции. Наибольшее применение, как более эффективный, в 
нашей стране и за рубежом получил третий способ. 
Операция разделения является самым важным звеном в технологии утилизации навозных стоков, так как от качества отделённых 
фракций зависит дальнейшая трудоемкость всего технологического 
процесса, а также эксплуатационные затраты, материалоемкость, 
энергоемкость и т. д. [3, 5, 8, 10, 11, 28]. 
Анализ существующих технических средств для разделения 
навозных стоков на фракции показал, что они заимствованы в основном из других отраслей народного хозяйства (нефтяной, газовой 
и др.), и имеют низкую эффективность процесса разделения такой 
дисперсной среды, какой являются навозные стоки. В частности, 
влажность твердой фракции и содержание взвешенных частиц в 
жидкой фракции навозных стоков не удовлетворяют зоотехническим требованиям (влажность твердой фракции для свиного навоза 
65…70%, содержание твердых взвешенных частиц в жидкой фракции до 60 мг/л).  
Таким образом, противоречие между санитарно-гигиеническими, зоотехническими и экологическими требованиями к процессу утилизации навоза и существующими способами и техническими средствами, не обеспечивающими выполнение этих требований, приводит к формулированию научной проблемы, заключающей в создании рациональных технологий и технических средств 
механизации для эффективной утилизации побочных продуктов 
животноводства. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 
 

1. Требования законодательства к обращению 
побочных продуктов животноводства 
 
Федеральный закон от 14 июля 2022 г. № 248-ФЗ «О побочных 
продуктах животноводства и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» принят Государственной Думой 28 июня 2022 года и одобрен Советом Федерации 8 июля 
2022 года [1]. 
В новом Законе урегулированы вопросы обращения побочных 
продуктов животноводства (навоза, помета, подстилки, стоков  
и др.). 
Закон регламентирует всю цепочку обращения таких продуктов: хранение, обработку, переработку, транспортировку, реализацию и использование в сельхозпроизводстве. В частности, при обращении с побочными продуктами животноводства не допускается 
загрязнение окружающей среды (почвы, лесов, водоемов и др.). 
Хранить такие продукты до их обработки, переработки можно 
только на специализированных площадках, которые не считаются 
объектами размещения отходов. Передавать навоз и иные продукты 
можно только другим сельхозпроизводителям. 
При соблюдении установленных требований побочные продукты животноводства не будут считаться отходами. Сельхозпроизводители должны будут вести их учет отдельно от основной продукции и отходов. Кроме того, сельхозпроизводители обязаны уведомлять Россельхознадзор об отнесении веществ к побочным продуктам животноводства, об их объемах, дате образования, планируемых сроках использования в производстве и передаче иным лицам. 
При нарушении требований навоз признают отходом. Нужно 
вносить плату за негативное воздействие на окружающую среду. 
Закреплены особенности [1]. 
Федеральный закон вступил в силу 1 марта 2023 г. 
Целью Федерального закона является повышение эффективности вовлечения побочных продуктов животноводства в сельскохозяйственное производство, в том числе для обеспечения воспроизводства плодородия земель сельскохозяйственного назначения. 
Для целей Федерального закона используются следующие основные понятия: 
6 
 

1) побочные продукты животноводства – вещества, образуемые 
при содержании сельскохозяйственных животных, включая навоз, 
помет, подстилку, стоки, и используемые в сельскохозяйственном 
производстве; 
2) обращение побочных продуктов животноводства – деятельность по хранению, обработке, переработке, транспортировке, реализации и использованию побочных продуктов животноводства в 
сельскохозяйственном производстве; 
3) объекты для хранения, обработки, переработки побочных продуктов животноводства (далее – специализированные площадки) – 
специально оборудованные сооружения и (или) места, предназначенные для хранения и (или) обработки, переработки побочных 
продуктов животноводства, в том числе навозохранилища, помётохранилища; 
4) хранение побочных продуктов животноводства – складирование побочных продуктов животноводства на специализированных 
площадках; 
5) обработка,  переработка   побочных  продуктов животноводства – подготовка побочных продуктов животноводства на специализированных площадках к их использованию или реализации; 
6) транспортировка побочных продуктов животноводства – перемещение побочных продуктов животноводства в целях их хранения, обработки, переработки, реализации и (или) использования; 
7) использование побочных продуктов животноводства – внесение обработанных, переработанных побочных продуктов животноводства в почву для обеспечения воспроизводства плодородия земель сельскохозяйственного назначения. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7 
 

2. Виды утилизации побочных продуктов  
животноводства на органические удобрения 
 
В зависимости от содержания сухого вещества в бесподстилочном навозе, представляющем из себя смесь кала и мочи с водой и 
посторонними примесями (остатки кормов, щетина, шерсть, различный мусор, песок и т.д.), согласно ГОСТ 33830-2016 «Удобрения органические на основе отходов животноводства. Технические 
условия», различают: полужидкий навоз (содержание сухого вещества 8…14%, влажность до 90%); жидкий навоз (содержание сухого 
вещества 3…8%, влажность 90…93%); навозные стоки (содержание 
сухого 
вещества 
менее 
3%, 
влажность 
93…98%)  
(рис. 2.1) [2]. 
 
 
 
Рис. 2.1.  Номограмма для определения относительного  
содержания избыточной влаги; свободной влаги;  
физико-механически связанной влаги и химически 
 связанной влаги в навозных стоках 
 
В настоящее время известны и применяются на практике различные методы утилизации побочных продуктов животноводства, 
в частности, жидкого бесподстилочного навоза, которые по назначению продуктов переработки могут быть разделены на следующие 
группы: 1 – приготовление органических удобрений; 2 – приготовление питательных сред для выращивания кормовых культур 
(дрожжей, хлореллы и т. д.); 3 – приготовление кормовых добавок; 
4 – производство сырой нефти, биогаза и других горючих материалов; 5 – уничтожение навоза (сжигание, химическое разложение) 
[28, 30, 31, 33, 34]. 
8 
 

Для переработки и утилизации жидкого бесподстилочного 
навоза на органическое удобрение в настоящее время используют 
три способа: 1 – гомогенизация; 2 – компостирование; 3 – разделение жидкого навоза на твердую и жидкую фракции с последующим 
использованием каждой в отдельности [28]. 
 
2.1. Гомогенизация навоза 
 
Гомогенизация навоза заключается в систематическом его перемешивании в течение всего периода хранения в хранилищах – гомогенизаторах, в которые его загружают лишь после предварительной выдержки в течение 7 дней в карантинном навозохранилище. 
Обеззараженный навоз насосом перекачивается в основное навозохранилище – гомогенизатор, хранится в течение 3-6 месяцев. При 
этом осуществляется ежедневное перемешивание массы навоза тангенциально-направленными струями, то есть барботаж самой 
навозной массы [28, 30, 31, 33, 34].  
Жидкий навоз забирается насосом снизу из центра хранилища 
и под давлением подаётся в верхнюю часть от периферии, создавая 
струю, которая приводит во вращение всю массу. Из хранилищ- 
гомогенизаторов навоз транспортируется на поля для внесения в 
почву. Основным недостатком процесса гомогенизации навоза является высокая стоимость хранилищ-гомогенизаторов, что при 
больших объемах животноводческих комплексов является серьёзным препятствием. 
 
2.2. Компостирование навоза 
 
Компостирование жидкого навоза также является одним из основных видов его переработки. Сущность данного способа заключается в том, что на специальных фабриках компостов производится смешивание навоза с торфом и с минеральными удобрениями. Компосты доставляют с фабрики потребителю, штабелюют на 
специально отведенных площадках и выдерживают в буртах до полного созревания. При этом за счет протекания биотермических процессов происходит их обеззараживание [28, 30, 31, 33, 34,  
65, 67].  
При компостировании происходит инактивация возбудителей 
многих болезней. При высокой температуре внутри компостной 
9 
 

кучи гибнут бактерии, вызывающие поражение культурных растений. Исследования показали, что яйца фитогельминтов погибают 
через 5-6 суток после начала процесса активного компостирования, 
а семена многих сорняков теряют всхожесть. 
Компостирование является отличным способом получения органических удобрением и вместе с тем позволяет значительно сократить количество бытовых отходов. В Европе компостирование 
является неотъемлемой частью сельскохозяйственной деятельности 
населения, проживающего в домах с приусадебными участками 
Недостатками описанного способа являются высокая трудоемкость технологического процесса, небольшая производительность 
фабрик компостов и большие эксплуатационные затраты при проведении работ. 
 
2.3. Разделение навоза на фракции 
 
Операция разделения является самым важным звеном в технологии утилизации жидкого бесподстилочного навоза, так как от качества отделенных фракций зависит дальнейшая трудоемкость 
всего технологического процесса (а также эксплуатационные затраты, металлоемкость, энергоемкость и т. д.) [3, 14, 17, 28, 30, 31, 
33, 34]. 
Для разделения жидкого бесподстилочного навоза на фракции 
применяются различные способы и средства. Многие машины и аппараты для операции разделения заимствованы из других отраслей 
народного хозяйства (химической, нефтяной, газовой, пищевой и т. 
д.), чем, во многом, и объясняются их низкие качественные показатели при разделении такой дисперсной среды, какой является жидкий бесподстилочный навоз [28, 30, 31, 33, 34]. 
Все разделители (рис. 2.2) жидкого бесподстилочного навоза 
делятся по трем принципам действия: осаждения, основанном на 
разделении за счет разности между плотностями твердых частиц и 
жидкой фракции; фильтрования, основанном на принципе задерживания  
твердых частиц перфорированной перегородкой и флотации, основанной на принципе электролиза обрабатываемой воды [66]. 
К осадительным машинам можно отнести: отстойники, гидроциклоны и осадительные центрифуги, к фильтрующим – сита,  
10