Results of the study of the chemical composition of the sludge of a biogas plant during the processing of cattle manure mixed with poultry manure and expired food products

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The chemical composition of the sludge obtained from processing cattle manure mixed with poultry manure and expired food products was studied using the methane fermentation method. The studied load with cattle manure contains 1,4 times more proteins, 1,6 times more fats and 2,4 times less carbohydrates compared to the load with cattle manure and poultry manure. It was found that fermentation of the load with cattle manure increased the content of nitrate nitrogen by 1,4 times compared to the load with cattle manure and poultry manure. Fermentation of the load with cattle manure increased the content of total nitrogen in the sludge by 7,2, total phosphorus by 6,9, nitrate nitrogen by 4,5, organic matter by 13,2 times, and decreased total potassium by 2,8 times. The content of organic matter, total nitrogen and total phosphorus in the sludge increased during processing. When using sludge as an organic fertilizer, it is necessary to balance its composition. The resulting sludge meets the requirements of GOST 33380-2015 for heavy metal content. Paired linear regression equations were calculated for use in forming the composition of the loads.

About the authors

Tamara Alekseevna Gamm

Orenburg State University

Email: hammtam@mail.ru

Doctor of Agricultural Sciences, Associate Professor, Professor at the Ecology and Environmental Management Department

Russian Federation, Orenburg

Elena Vasilievna Grivko

Orenburg State University

Author for correspondence.
Email: grivko-ev@mail.ru

Candidate of Pedagogical Sciences, Associate Professor at the Ecology and Environmental Management Department

Russian Federation, Orenburg

Alexey Abramovich Gamm

Orenburg State University

Email: kot82@mail.ru

Applicant at the Ecology and Environmental Management Department

Russian Federation, Orenburg

References

  1. ГОСТ 33380-2015. Удобрения органические. Эффлюент. Технические условия. М.: Стандартинформ, 2020. 12 с.
  2. Veronesi D., D’Imporzano G., Salati S., Adani F. Pretreated digestate as culture media for producing algal biomass // Ecological Engineering. 2017. Vol. 105. P. 335–340. doi: 10.1016/j.ecoleng.2017.05.007.
  3. Бурдин И.А., Арбузова Е.В., Гусева Т.М., Ильинский А.В., Кирейчева Л.В. Обоснование создания экофункциональных биоудобрений на основе эффлюента для восстановления плодородия и повышения продуктивности почв деградированных сельскохозяйственных земель // Евразийский союз ученых. 2020. № 8–5 (77). С. 52–55. doi: 10.31618/esu.2413-9335.2020.5.77.996.
  4. Ильинский А.В. Повышение продуктивности почв деградированных сельскохозяйственных земель с помощью нетрадиционных органических мелиорантов // Евразийский союз ученых. 2020. № 9–5 (78). С. 8–12. doi: 10.31618/esu.2413-9335.2020.5.78.1020.
  5. Ekstrand E.M., Björn A., Karlsson A., Schnürer A., Kanders L., Yekta S.S., Karlsson M., Moestedt J. Identifying targets for increased biogas production through chemical and organic matter characterization of digestate from full-scale biogas plants: what remains and why? // Biotechnology for Biofuels and Bioproducts. 2022. Vol. 15, iss. 1. P. 1–22. doi: 10.1186/s13068-022-02103-3.
  6. Wahid F., Sharif M., Faha S., Ali A., Adnan M., Rafiullah, Saud S., Danish S., Arif Ali M., Ahmed N., Arslan H., Arslan D., Erman M., Sabagh A.E., Gholizadeh F., Datta R. Mycorrhiza and phosphate solubilizing bacteria: potential bioagents for sustainable phosphorus management in agriculture // Phyton-International Journal of Experimental Botany. 2021. Vol. 91, iss. 2. P. 257–278. doi: 10.32604/phyton.2022.016512.
  7. Czekała W., Dach J., Przybył J., Boniecki P., Lewicki A., Carmona P.C.R., Janczak D., Waliszewska H. The energetic efficiency of solid fraction of digestate pulp from biogas plant in production of solid and gaseous biofuels – a case study of 1 MWel biogas plant in Poland // Bringing Together Engineering and Economics: proceedings of the 2nd International conference on energy & environment. Guimarães, 2015. P. 547–553.
  8. Comparetti A., Febo P., Greco C., Orlando S. Current state and future of biogas and digestate production // Bulgarian Journal of Agricultural Science. 2013. Vol. 19, iss. 1. P. 1–14.
  9. Бахов Ж.К., Жумадилова Н.Б., Кубей А.Ж. Производство органических удобрений на основе шлама производства биогаза // Вестник науки. 2018. Т. 2, № 9 (9). С. 223–225.
  10. Lindorfer H., Corcoba A., Vasilieva V., Braun R., Kirchmayr R. Doubling the organic loading rate in the co-digestion of energy crops and manure – a full scale case study // Bioresource Technology. 2008. Vol. 99, iss. 5. P. 1148–1156. doi: 10.1016/j.biortech.2007.02.033.
  11. González-Arias J., Fernández C., Rosas J.G., Bernal M.P., Clemente R., Sanchez M.E., Gomez X. Integrating anaerobic digestion of pig slurry and thermal valorisation of biomass // Waste and Biomass Valorization. 2019. Vol. 11, iss. 1. P. 6125–6137. doi: 10.1007/s12649-019-00873-w.
  12. Kaur G., Wang H., To M.H., Roelants S.L.K.W., Soetaert W., Lin C.S.K. Efficient sophorolipids production using food waste // Journal of Cleaner Production. 2019. Vol. 232. P. 1–11. doi: 10.1016/j.jclepro.2019.05.326.
  13. Зеников В.И. Методика расчета состава смеси при компостировании // Вестник российской сельскохозяйственной науки. 2016. № 1. С. 47–48.
  14. Dai X., Xu Y., Lu Y., Dong B. Recognition of the key chemical constituents of sewage sludge for biogas production // RSC Advances. 2017. Vol. 7, iss. 14. P. 2033–2037. doi: 10.1039/c6ra26180a.
  15. Benhamou A., Fazouane F. Energy valorization of sludge from the wastewater treatment plant of boumerdes by biogas product // Journal of Materials and Environmental Science. 2013. Vol. 4, iss. 5. P. 639–648.
  16. Gutiterrez M.C., Serrano A., Siles J.A., Chica A.F., Martín M.A. Centralized management of sewage sludge and agro-industrial waste through co-composting // Journal of Environmental Management. 2017. Vol. 196. P. 387–393. doi: 10.1016/j.jenvman.2017.03.042.
  17. Czekała W., Dach J., Przybył J., Mazurwiekiwcz J., Janczak D., Lewicki A., Smurzyńska A., Kozłowski K. Composting of sewage sludge with solid fraction of digested pulp from agricultural biogas plant // E3S Web of Conferences. 2018. Vol. 30. P. 1–8. doi: 10.1051/e3sconf/20183002001.
  18. Ekstrand E.M., Bjorn A., Karlsson A., Schnurer A., Kanders L., Yekta S.S., Karlsson M., Moestedt J. Identifying targets for increased biogas production through chemical and organic matter characterization of digestate from full-scale biogas plants: what remains and why? // Biotechnology for Biofuels and Bioproducts. 2022. Vol. 15, iss. 1. P. 1–22. doi: 10.1186/s13068-022-02103-3.
  19. Караева Ю.В., Тимофеева С.С., Гильфанов М.Ф. Возможности применения эффлюента биогазовой установки // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2020. № 2 (50). С. 68–74. doi: 10.18286/1816-4501-2020-2-68-74.
  20. Pertiwiningrum A., Budyanto E.C., Hidayat M., Soeherman Y., Habibi M.F. Making organic fertilizer using sludge from biogas production as carrier agent of Trichoderma harzianum // Journal of Biological Sciences. 2017. Vol. 17, iss. 1. P. 21–27. doi: 10.3923/jbs.2017.21.27.
  21. Идигенов Б.Б., Гамм Т.А., Гривко Е.В. Обоснование экобиотехнологии получения органического вещества при переработке больших объемов птичьего помета методом компостирования с внесением эффлюента // Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Серия: Естественные и технические науки. 2024. № 3–2. С. 17–22.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Gamm T.A., Grivko E.V., Gamm A.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».