Глава 1. Обработка отходов от птицефабрики

ВВЕДЕНИЕ

 

Одной из наиболее важных проблем, требующих скорейшего решения для развития агропромышленного комплекса, является повышение плодородия почв, следовательно, и урожайности сельскохозяйственных культур. Несмотря на актуальность этой проблемы, в настоящее время производство минеральных удобрений сократилось по сравнению с 1990 г. в 2 раза, при этом доля поставок за рубеж увеличилась с 30 до 80%.

На сельскохозяйственных предприятиях Российской Федерации ежегодно образуется около 640 млн. т. навоза и помета, что по удобрительной ценности эквивалентно 62% от общего производства минеральных удобрений в стране. Однако этот огромный потенциал используется не более чем на 25...30%, что объясняется, в основном, отсутствием экономичных и эффективных технологий подготовки жидких и полужидких отходов животных и птицы в качестве органических удобрений.

переработка птицефабрика отход навоз

Глава 2. СПОСОБЫ УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ ПТИЦЕФАБРИК

Вывоз на поля

В старину, при экстенсивном ведении хозяйства, коров с небольшими удоями содержали прежде всего для получения навоза. Концентрация скота на единицу земельных угодий была очень низкой. Навоз накапливали около фермы или вывозили на поля, где он постепенно превращался в перегной.

Сегодня при таком способе внесения возникает ряд проблем. Во-первых, перевозка громадного количества стоков (содержание сухого вещества 2-5%) требует немалых средств, во-вторых, почва, подземные и поверхностные воды заражаются инвазионными, инфекционными и токсическими элементами, в)третьих, это ведет к накоплению нитратов, меди и цинка в зерне, траве и водных источниках. В связи с этим в некоторых штатах США, например, запретили применение нативного птичьего помета в качестве удобрения.

Компостирование

Этот метод требует специальных площадок, техники и большого количества торфа, соломы и других материалов, снижающих содержание влаги. При соблюдении технологии получают биогумус хорошего качества, однако до 30-40% питательных веществ теряется в виде газов.

Основные способы компостирования можно рассмотреть на примере куриного помета.

На площадку насыпают крошку торфа слоем 30-40 см (используют погрузчики, тракторные прицепы, разбрасыватели, автосамосвалы), поверх нее - помет (при влажности помета 75% и торфа 65% соотношение 1:1). Затем все перемешивают и с помощью бульдозера формируют бурт. Ширина компостного бурта - 3-4 м, высота - 2, длина - не менее 6-8 м. Сверху бурт укрывают торфом. В холодное время года компост хранят в течение двух, в теплое - одного месяца.

Смеситель СА)100 для приготовления компостов разработан Украинским НИИМиЭ сельского хозяйства. Технология предусматривает цикличное смешивание на наклонной плоскости бурта торфа с полужидким пометом, что обеспечивает равномерный биотермический процесс. Этот способ позволяет в 2-3 раза уменьшить сроки компостирования, надежно обеззаразить удобрение и максимально снизить активность семян сорняков.

Для получения по американской технологии препарата Фермвей в кирпичное здание загружают предварительно приготовленную на площадке с твердым покрытием торфопометную смесь (1:1). После загрузки массу специально обдувают, что вызывает бурное развитие термомезофильных бактерий. Процесс длится 5-7 дней.

Для улучшения товарных качеств продукта его дорабатывают на дезинтеграторе, дозаторе, стерилизаторе-обезвоживателе, грануляторе. В технологической линии есть приборы контроля температуры, влажности и содержания кислорода в воздушной среде аэрации. Фермвей используют в США как органическое удобрение, подстилку для животных и птицы, а также включают в рационы бычков на откорме.

Ускоряют переработку помета штаммы бактерий или грибков под общим названием "эффективные микроорганизмы".

В личных и приусадебных хозяйствах большим спросом пользуется высушенный куриный помет (пудрет). Стоимость полукилограммовых пакетов достигает 18 руб.

Удельная масса помета обратно пропорциональна содержанию сухого вещества. В клетках помет более влажный.

Помет в качестве корма

Поскольку около 40% питательных веществ корма не переваривается и выделяется с пометом, возникла идея использовать его для кормления животных и птицы. При высоких температурах куриный помет обеззараживали, удаляли из него перо, пух и семена сорняков. Полученный продукт, содержащий 20-30% сырого протеина, в смеси с комбикормом давали бычкам. При замене 33 и 50% концентратов пудретом получали суточные привесы 870-896 г.

В Англии птичий помет ферментируют, обрабатывают муравьиной кислотой и с добавками мелассы скармливают бычкам. У фирмы "ДеЛаваль" есть более 30 вариантов биологического обеззараживания навоза. По одной из технологий навоз направляют скребками и транспортером в центрифугу, где до 95% взвешенных частиц отделяют от влаги. Твердую фракцию с 36% сухого вещества выдерживают 3 месяца в специальном хранилище, потом гранулируют и дают скоту вместе с силосом.

Применяют навоз для приготовления специальных силосов - вестлажа и навосажа. В США, например, делают следующие смеси: 57% коровьего навоза и 43% сена; 42% дробленой кукурузы, 12% кукурузного силоса и 40% свиного навоза. При откорме бычков используют около 0,5 млн т мочевины, которую частично заменяют птичьим пометом как в чистом виде, так и с опилками. Овцы и козы охотно поедают вестлаж из 40% навоза крупного рогатого скота, 12% сенной резки и 12% дробленой кукурузы. Жидкую фракцию навоза в аэротенках микробиологическим методом превращают в белок одноклеточных, который оседает в виде активного ила.

В Молдавии свиной навоз влажностью 80-85% подвергали кислотному гидролизу. Твердая фракция (лигнин) шла на удобрение, а жидкая - для получения кормовых дрожжей. Технология их культивирования несложная, но культуральная жидкость содержит большое количество хлоридов и сульфатов, от которых трудно избавиться. Гидробаротермический метод требует больших энергетических затрат и дорогостоящего оборудования из нержавеющей стали, и это делает его нерентабельным.

В Канаде для подготовки к скармливанию навоз предварительно смешивают с соломой, потом засевают спорами грибов. В результате получают высокобелковый корм, пригодный в пищу не только жвачным, но и моногастричным животным. В последнее время, чтобы уменьшить выделение азота и фосфора, применяют ферменты, повышающие переваримость и усвоение питательных веществ.

Добавка фермента с фитазой на каждые 100 кг сухого вещества дает дополнительно 2,85 кг питательных веществ, 2,81 кг сырого протеина и на 1000 ккал - 14,6 ккал, соответственно снижая их поступление во внешнюю среду.

В Европе, чтобы сократить выделение аммиака, азота и фосфора и улучшить переваримость кормов, используют кристаллические аминокислоты. При более тщательном расчете рационов по доступным и синтетическим аминокислотам можно на откорме свиней убавить долю сырого протеина в комбикорме с 17,6 до 14,5%. При выращивании подсвинков с 25 до 55 кг было сэкономлено 2,2 кг сырого протеина на каждом поросенке и на 350 уменьшено количество выделяемого аммиака. Рост качества кормов и замена антибиотиков, например маннонолигосахарозой, также повышает переваримость кормов и усвояемость аминокислот.

Добавка в корм экстракта из юкки (де-одоразы) увеличивает привесы свиней на 9,4%. Подобные результаты бы ли получены и на несушках.

Новые технологии

В Англии и США отходы птицеводства, в том числе и подстилку, используют в качестве экологически чистого топлива для обогрева помещений и получения электричества.

С целью защиты окружающей среды, особенно водоемов, от избыточного азота, фосфора и калия в некоторых штатах США запретили удобрять почвы птичьим пометом. В связи с этим предложен способ превращения его активированный уголь, применяемый в качестве адсорбента для очистки воды в фермерских хозяйствах, особенно в районах с неблагоприятной экологией.

В американских штатах с наибольшей концентрацией птицы (Мэриленд, Делавэр и Вирджиния) в 2001 г. в 600 птичниках было выращено около 540 млн бройлеров, от которых получено примерно 0,5-1,2 млн подстилки. Почти 95 тыс. т ее было переработано в топливные пеллеты, что значительно снизило в них влажность и уничтожило различные патогены, например сальмонеллу и Е. coli. Отходящие газы разрушаются при температуре около 900 °С.

Технология термический деполимеризации (TDP) позволяет из углеводородных и органических отходов животноводства получать газообразное, жидкое и твердое топливо, некоторые химикаты и удобрения. Так можно утилизировать остатки кормов, помет, навоз, подстилку, стоки и павших животных и птицу. Первая стадия проходит при 250-350 °С, вторая - при 500-700 °С. Пилотная установка TDP производительностью 7 т/день была пущена в США в 1999 г., коммерческая на 40 т/день - в 2002 г. Получаемые масла аналогичны дизельному топливу с 8-20 углеродными атомами, насыщенными и ненасыщенными жирными кислотами с 16-18 углеродными атомами. Твердые удобрения подобны апатитам, жидкие содержат 25-28% сульфата аммония.

В штате Вирджиния 65 тыс. т помета с подстилкой превращают в пеллетированные туки под торговой маркой "Гармони". Это прекрасное удобрение, в котором снижена подвижность азота и изменено в лучшую сторону соотношение N:P.

Отечественной фирмой "Корина" разработана баротермовзрывная технология переработки помета. По мнению авторов разработки, это положительно повлияет на окружающую среду, даст возможность получать органоминеральные премиксы и кормовые добавки. Однако необходимы устранение шумовых эффектов при выстреле кавитационных пушек и исследование безвредности соединений при разложении дурнопахнущих веществ.

Вермикультура

Использование калифорнийского или иной селекции червя (например, старателя" в России) получило широкое распространение в США, Канаде, Англии, Японии, Италии. При этом преследуется три цели: утилизация отходов, получение кормового белка и повышение плодородия почвы.

Биомаса червей - отличный белковый корм для птицы и свиней, способный, однако, аккумулировать соли тяжелых металлов, действуя как биологический "насос". Есть предложение использовать биомассу для приготовления микробиологических сред.

Некоторые ученые Китая и Японии считают биомассу червей пригодной для питания людей.

Использование личинок мух

Личинки мух, выращенные на органических отходах, обладают потрясающей энергией роста, их масса увеличивается в течение недели в 300-500 раз. Учеными подсчитано, что биомасса от пары мух и их потомства при полной реализации генетического потенциала в конце года составит более 87 т, то есть будет равна весу шести слонов.

ВИЖ совместно с рядом других научных учреждений разработал экологически чистую технологию утилизации нативных органических отходов свиноводства и птицеводства с помощью личинок домашней мухи (Musca do-mestica L.). Через 5-6 суток из 1 т нативного навоза или птичьего помета получают 60-100 кг биомассы личинок мух и 640-700 кг биогумуса. Биомасса личинок комнатной мухи - полноценный белковый корм для свиней, телят, птицы, пушных зверей, рыб. В нем содержится 48-52% протеина, 7-14% жира, 7-10% клетчатки, 7% БЭВ, 11-17% золы, а также биологически активные вещества (витамины, экдизон и т.д.).

Высокая эффективность использования нативных личинок объясняется хорошим усвоением питательных веществ, так как к полостному, мембранному и внутриклеточному механизмам переваримости добавляется так называемый индуцированный аутолиз (совместное переваривание пищи ферментами "хозяина" и "жертвы" в желудочно-кишечном тракте первого).

Из личинок, куколок и самих мух можно получать высококачественный хитин и его производные, в частности хитозан, применяющийся в медицинской, фармацевтической, пищевой и парфюмерной промышленности. Японские и американские ученые считают хитозан полимером будущего. В животноводстве он на 10-15% повышает резистентность поросят к инфекционным заболеваниям, на 20-40 г в сутки увеличивает привесы подсвинков на откорме.

Использование для лечебно-профилактических целей выращенных на комбикорме личинок комнатной мухи и препаратов на их основе освоено в КНР при участии сотрудников ВИЖ. Водка, настоянная на личинках, обладает стимулирующим действием. Косметический крем с добавлением личиночной массы эффективно устраняет морщины, омолаживает кожу. Прошел всестороннюю проверку активный порошок из личинок мух У Гу Чун; он рекомендуется детям и старикам в качестве пищевой добавки, обладающей бактерицидными свойствами, повышающей иммунитет, улучшающей аппетит и жизнедеятельность, восстанавливающей силы, снижающей усталость, усиливающей эффективность лечения после операции.

Биогумус, полученный после переработки экскрементов личинками мух, - высокоэффективное органическое удобрение. Урожайность сельскохозяйственных культур при его применении увеличивается в 1,2-1,5 раза, при этом нематоды и другие вредители погибают.

Установлено действие различных доз биогумуса на микробиологическую активность почв при выращивании яровой пшеницы. Биогумус имеет слабощелочную реакцию (рН 7,4-7,8) при содержании общего азота от 0,84 до 1,22%, фосфора - от 0,69 до 0,99, калия - от 0,9 до 1,17% и подвижного аммония - 232-347 мг/% вещества. В 1 г биогумуса выявлено 378 млн бактерий аммонификаторов и 251 тыс. целлюлозоразлагающих бактерий, которые минерализируют органические вещества. В экспериментах, где использовали биогумус, количество микроорганизмов в почве было значительно выше, чем в контроле. Наибольшее число аммонифицирующих бактерий достигается при внесении 10 т/га биогумуса, при этом нитратов в почве оказалось меньше, чем аммония. По мере роста яровой пшеницы вплоть до уборки урожая в почве возрастает число нитрофицирующих микроорганизмов на участках с биогумусом. Там же отмечена активизация биологической ассимиляции атмосферного азота азотобактером. Содержание целлюлозоразрушающих бактерий в почве увеличивается до фазы кущения яровой пшеницы. Больше всего этих бактерий было на участках с биогумусом.

Внесение биогумуса в почву ускоряет минерализацию фосфорорганических соединений в результате действия специфических микроорганизмов. С увеличением норм с 10 до 30 т/га повышается концентрация фосфороразрушающих бактерий. Содержание фосфорной кислоты в почве зависит от числа микроорганизмов, разлагающих органические и минеральные соединения фосфора.

Использование биогумуса в качестве удобрения влияет на интенсивный рост микрофлоры, ускоряющей накопление подвижных форм питательных веществ, необходимых для повышения урожайности сельскохозяйственных культур.

Разработаны способы стерилизации нативных личинок. Как и на муку из сухих личинок, есть технические условия, разрешение на применение.

Барабанная сушилка с температурой воздушного потока 120-140 °С максимально сохраняет питательную ценность биомассы личинок мух и дает продукт, отвечающий утвержденным ветеринарно-санитарным требованиям к кормам животного происхождения.

Стратегическое сырье

К отходам и прежде всего к помету надо относиться как к ценному стратегическому сырью для восстановления плодородия земель, повышения урожайности культур, получения пищевого (рыбы) и кормового (водоросли, зоопланктон, черви и личинки) белка.

"Эффективные микроорганизмы" ускоряют процесс биологического разложения органических веществ, при котором до 50% их превращается в газы. Это старая система компостирования навоза, только ускоренными темпами. Биогаз удобен для получения биогумуса и горючего при автономном ведении личного хозяйства, но требует капвложений и доработки технологии.

Использование рыболовно-биологических прудов под силу лишь крупным предприятиям. Замкнутая экологическая система незаменима при утилизации жидких отходов: органическое вещество по пищевым цепям живых организмов аккумулируется биомассой водорослей, ракообразных и рыб. Стоки полностью обезвреживаются от органического вещества и патогенных факторов и включаются в повторный "водоворот". Твердая фаза отстойников после биотермического обеззараживания на специальных площадках превращается в биогумус.

При комплексной утилизации твердофазных отходов с использованием личинок экономический эффект максимальный, потому что процесс этот - кратковременный, производство экологически чистое и безотходное, а продукция имеет многостороннее применение.

ЛИТЕРАТУРА

1. Дабаева М. Д. Эколого-безопасная утилизация отходов: монография / М. Д.

2. Дабаева, И. И. Федоров, А. И. Куликов; Бурят. гос. с.-х. академия. – Улан-Удэ: Изд-во БГСХА, 2001. – 94 с.

3. Долгов В. С. Гигиена уборки и утилизации навоза: монография / В. С. Долгов. – М.: Россельхозиздат, 1984. – 175 с.: ил.

4. Ильин С. Н. Ресурсосберегающая технология переработки свиного навоза с получением биогаза: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.20.01 / С. Н. Ильин. – Улан-Удэ: [б. и.], 2005. – 23 с.

5. Ковалев Н. Г. Проектирование систем утилизации навоза на комплексах / Н. Г.Ковалев, И. К. Глазков. – М.: Агропромиздат, 1989. – 160 с.: ил.

6. Кривых Л. И. Утилизация отходов с животноводческих комплексов и ферм:практ. руководство / Л. И. Кривых. – Барнаул: РИО АИПКРС АПК, 2005. – 40 с.

7. Меркурьев В. С. Пособие по системам сооружений для подготовки и утилизации сточных вод и животноводческих стоков / В. С. Меркурьев, Р. П. Воробьева; Гл. упр. плодородия почв, мелиорации земель и сельхозводоснабжения, НИИ по с.-х. использованию сточных вод. – НИИССВ«Прогресс», Алт. подразделение НИИССВ «Прогресс». – М., 1996. – 76 с.: ил.

8. Сидоренко О. Д. Биологические технологии утилизации отходов животноводства: учеб. пособие / О. Д. Сидоренко, Е. В. Черданцев. – М.: Изд- во МСХА, 2001. – 74 с.

Размещено на Allbest.ru

ВВЕДЕНИЕ

 

Одной из наиболее важных проблем, требующих скорейшего решения для развития агропромышленного комплекса, является повышение плодородия почв, следовательно, и урожайности сельскохозяйственных культур. Несмотря на актуальность этой проблемы, в настоящее время производство минеральных удобрений сократилось по сравнению с 1990 г. в 2 раза, при этом доля поставок за рубеж увеличилась с 30 до 80%.

На сельскохозяйственных предприятиях Российской Федерации ежегодно образуется около 640 млн. т. навоза и помета, что по удобрительной ценности эквивалентно 62% от общего производства минеральных удобрений в стране. Однако этот огромный потенциал используется не более чем на 25...30%, что объясняется, в основном, отсутствием экономичных и эффективных технологий подготовки жидких и полужидких отходов животных и птицы в качестве органических удобрений.

переработка птицефабрика отход навоз

Глава 1. ОБРАБОТКА ОТХОДОВ ОТ ПТИЦЕФАБРИКИ

 

Наиболее перспективной, сточки зрения получения агрохимической (производство удобрений), экологической (обеззараживание и дезодорация) и энергетической (производство топлива и электроэнергии) эффективности, является технология переработки навоза в анаэробных условиях в специальных герметичных реакторах — метантенках, выполненных, как правило, из металла. Благодаря деятельности метанообразующих бактерий в бескислородной среде при температуре 39...40 или 53...55°С в реакторе происходит процесс сбраживания навоза с образованием горючего газа, основными компонентами которого являются метан (60...65%) и углекислый газ (35...40%).

Из 1 т навоза влажностью 92% в течение 10...15 суток можно получить около 20 м 3 биогаза с теплотворной способностью 23...25 МДж/м3. Из этого количества примерно 50% тратится на поддержание заданного температурного режима работы метантенка, остальное составляет товарный биогаз, который можно использовать на нужды хозяйства.

Сброженная в метантенке масса представляет собой легкоусвояемое растениями и лишенное возбудителей болезней и семян сорняков жидкое высококонцентрированное органическое удобрение, содержащее макро- и микроэлементы, аминокислоты и фитогормоны, стимулирующие рост растений.

Это удобрение применяется на почвах всех типов для овощных, плодово-ягодных, кормовых культур, газонов, цветников, декоративных кустарников и т.п. Особенно эффективно применение сброженных удобрений для корневых и поливочных подкормок овощных и других сельскохозяйственных культур (при 3-...4-разовой подкормке, но не чаще 1 раза в десять дней), при этом урожайность повышается в 2...З раза.

В Российской Федерации имеются пять небольших биогазовых установок, работающих на навозе КРС и помете птиц, с метантенками объемом 4...200 м3. Такое малое число действующих установок объясняется, прежде всего, отсутствием у большинства хозяйств необходимого финансирования на их создание. Кроме того, принято считать, что главной составляющей экономической эффективности биогазовой установки является газ — метан. Однако это далеко не всегда так, и доминирующей составляющей в получении экономического эффекта, особенно для небольших биогазовых установок, является органическое удобрение. Роль же биогаза начинает возрастать с повышением количества перерабатываемого сырья, что напрямую связано с объемами метантенков. В этой связи биоэнергетические установки для выработки биогаза целесообразно устанавливать на животноводческих и птицеводческих предприятиях с выходом навоза (помета) не менее 50 т в сутки.

Однако, учитывая современное экономическое состояние в нашей стране, на таких предприятиях необходимо создавать цехи по производству жидких и твердых органических удобрений с использованием биогазовых установок.

Принципиальная технологическая схема цеха по производству удобрений представлена на рис.1.

 

 

Технология получения удобрений заключается в том, что жидкие отходы влажностью не менее 89% (навоз, помет, растительные отходы и др.) готовятся в сборнике исходного сырья (2), затем подвергаются центрифугированию (3) для удаления из них таких включений, как пух, перо, щетина, остатки грубых кормов, солома, и стабилизации жидкой фракции по гранулометрическому составу. Твердая фракция подвергается ускоренному компостированию в биоферментаторе (4) и поступает в помещение для расфасовки (7) для ее дальнейшей реализации.

Жидкая фракция после центрифуги поступает на анаэробное сбраживание в метантенке (5), после чего также направляется в помещение для расфасовки (7). Биогаз, выделенный при сбраживании, накапливается в газгольдере (6) и в дальнейшем используется на собственные и бытовые нужды.

Основным оборудованием цеха по производству органических удобрений являются метантенк (рис. 2) и центрифуга типа СВД.

 

 

Цехи по производству жидких и твердых органических удобрений окупаются менее чем за 1,5 года. Так, расчеты показывают, что при создании цеха по производству удобрений производительностью в сутки 1 т жидких удобрений (метантенк объемом 10 м3) и 4 т твердых (биоферментатор объемом 40 м3), затраты в ценах 1998 г. составляют около 900 тыс. руб., годовая прибыль — 780 тыс., срок окупаемости—1,2 года.

Таким образом, наиболее перспективной технологией переработки жидких органических отходов (навоз, помет) является технология с использованием биогазовых установок.

Другой способ утилизации отходов животноводческих ферм является получение компостов – концентрированных органических удобрений. Метод компостирования – один из перспективных способов биотермической переработки помета.