«Исследования комплексных гранулированных удобрений на основе биопереработки отходов сельскохозяйственных продуктов»

ПРОЕКТ тема: «Исследования комплексных гранулированных удобрений на основе биопереработки отходов сельскохозяйственных продуктов»  Автор:   Шохаев Биберт,                  уч­к 10г кл. Рук­ль: Маирова Инесса Руслановна, учитель химии ГКОУ «ШИ  № 1» Нальчик 2017г. Введение. Проблемы   негативного   влияния   на   окружающую  среду  отходов,   их образования,   хранения,   обеззараживания   и   переработки   являются   для Кабардино ­ Балкарии актуальными и требуют безотлагательного решения. Отходы   сельскохозяйственного производства в частности животноводства и   птицеводства   являются   опасными   загрязнителями   (почв,   воздуха,   водных источников)   и   создают   напряженную   санитарно­гигиеническую   обстановку, отрицательно влияющую на здоровье населения. На   животноводческих   объектах   скапливается   навоз,   что   ведет   к захламлению   ферм   и   загрязнению   прилегающих   к   ним   земель.   Аналогичная ситуация   и   с   птицефабриками,   где   накапливаемый   ежегодно   помет   требует своевременной и правильной утилизации. К настоящему времени на территории республики нет предприятий, работающих по безотходным технологиям [1]. Для   примера   можно   привести   положение   в    роботизированной   ферме   в селении   Жанхотеко,   рассчитанную   на   130   голов   КРС   и   4,6   тысячи   овец. Количество ежедневно образующихся   отходов   составляет   более   50   тонн   в сутки.     И     ситуация     в экологическом   плане   охраны   окружающей   среды   работа   посвящена   проблеме   утилизации, довольно     сложная.       Данная   обезвреживания   отходов   сельскохозяйственных   производств,   с   последующим получением комплексных органо ­минеральных удобрений, предназначенных для повышения плодородия почв.  Цель   наших   исследований:  получение   и   испытание   комплексного   отходов гранулированного   экологически   чистого   удобрения   из   сельхозпроизводства и природных глауконитовых отложений. Задачи:  ­   создание   лабораторной   биоустановки   и   отработка   на   ней различных температурных режимов; ­проведение лабораторных исследований  по получению компонентов гранулированного удобрения из отходов животноводства; ­   испытание комплексного органоминерального удобрения. Микробиологическая переработка отходов животноводства. Приоритетным   направлением   экономики   КБР   является   развитие агропромышленного   комплекса.   Отходы   жизнедеятельности   животных   — прекрасный   источник   полностью   натуральных   компонентов,   повышающих плодородность   почвы.   Но   только   в   случае   использования   переработанного определенным образом «продукта». Именно бактерии для переработки обеспечат процессы,   которые   со   временем   превратят   фекалии   животных   в   полноценное удобрение органического происхождения. Свежие экскременты не вывозятся на поля по ряду причин:  они содержат вредные бактерии, яйца глистов (гельминтов), личинки насекомых и семена всевозможных сорняков;   газы, образующиеся при распаде фекалий, вредят корням растений; многие   органические   элементы   в   свежих   испражнениях   животных находятся в связанном состоянии, и поэтому почти не усваиваются растениями;  также   неблагоприятны   происходящие   в   них   слишком   бурные химические   реакции   и   чрезмерное   выделение   тепла:   это   чревато   болезнями растений, снижением урожайности, и даже полной гибелью всего посева. Сущность предлагаемых исследований в том, что органическое вещество, перерабатываемое в анаэробных условиях (без доступа воздуха) и определенной температуре,   обладает   высоким   удобрительным   действием,   обеспечивающим дополнительный прирост  урожайности от 40 до 60% в зависимости от культур. Методы получения компостов, переработанного органического удобрения, и   производство   энергоносителя   биогаза   десятилетиями   является   предметом исследований многих ученых всего мира, где производство продуктов  питания с использованием переработанной органики считается экологически чистым. Способ   переработки   несложен,   но   требует   наличия   квалифицированных специалистов, а оборудование можно собрать в условиях сельских мастерских. Необходима только привязка к животноводческой ферме, наладка и отработка технологической линии. Вследствие чего у хозяйства появляется возможность самообеспечения переработанными органическими удобрениями и биогазом. К достоинствам   анаэробной   переработки   следует   отнести   то,   что   можно использовать   в   качестве   сырья   разнообразные   сельскохозяйственные   отходы: солому,   ботву,   листья,   навоз,   птичий   помет,   пищевые   остатки   и   другие вещества[4]. Переработка органики на 25­30% снижает содержание нитратов. Уничтожаются семена сорных растений и болезнетворные микроорганизмы. В данной технологии происходит минерализация азота и фосфора ­ основных слагаемых удобрений и их сохранение в отличие от традиционных способов приготовления, при которых теряется до 30­40% азота. К преимуществам микробиологической переработки следует отнести то, что попутно получаемый биогаз (метан) можно использовать в   качестве   топлива.   Он   состоит   на   две   трети   из   метана   и   на   одну   треть   из углекислого газа. Исследование, разработка, внедрение предлагаемой технологии ­ прямой путь к созданию безотходного сельскохозяйственного производства[5]. Состояние использования описываемой технологии в стране. Первые   работы   по   анаэробному   сбраживанию   органических   веществ начались в Грузинском НИИ механизации и электрификации сельского хозяйства еще в 1949 году. Затем были продолжены в Запорожском филиале ВНИИЭСХ, где была создана опытная установка. С 1986 года в Ленинградской области на одной   из   птицефабрик   работает   опытно­промышленная   установка   емкостью 100м3. На Октябрьской птицефабрике Московской области с 1985 года работает установка, перерабатывающая 10 тонн отходов в сутки, и вырабатывает до 1,0 млн. м3 /в год метана Необходимо отметить то, что в 70­80 годы, когда начались исследования, и при   разработке   биоустановок   акцент   ­   ставился   на   крупное   промышленное оборудование,   предназначенное   для   переработки   отходов   птицефабрик, откормочных   комплексов,   где   было   сосредоточено   большое   поголовье   скота, птицы   и   установки   предназначались   для   переработки   десятков   тонн   навоза   в сутки. Известные   перемены   в   экономике   страны   привели   к   остановке   и банкротству   большинства   крупных   животноводческих   и   птицеводческих предприятий. Колхозы и совхозы сократили поголовье скота, свиней, птицы на 50­70 и более %. Но одновременно произошел бурный рост фермерских хозяйств и   частников,   содержащих   небольшое   поголовье   живности.   И   разработки несложного оборудования по переработке навоза должны быть рассчитаны на потребителя" (фермера или частника) имеющего у себя на подворье 2­3 коров или нескольких свиней. За   рубежом   еще   с   50­х   годов,   когда   начался   энергетический   кризис, минеральные   удобрения   стали   дорогими,   т.к.   их   производство   чрезвычайно энергоемко.   Это   послужило   толчком   в   развитии   различных   технологий   по производству переработанных удобрений и биогаза. Больших успехов в области биотехнологий добились Германия, Франция, Израиль, Индия, Китай, Япония и многие другие страны. В   одном   только   Китае   в   сельском   хозяйстве   работает   60   миллионов биоустановок [6]. Из сложившейся экономической ситуации в аграрном секторе республики следует,   что   нет   ни   одного   хозяйства   способного   приобретать   необходимое количество минеральных удобрений. Исходя, из этого необходимо максимально мобилизовать   внутренние   ресурсы   по   переработке,   применению   органических удобрений, и созданию комплексных удобрений на основе природных минералов. В   Республике   имеется   запасы   глауконитовых   песков,   в   которых содержится весь комплекс микроэлементов необходимых для роста и развития растений[7]. Удобрения   на   глауконитовой   основе   пользуются   большим   спросом   в Европе, Ближнем Востоке и Азии как экологические чистые и эффективные. Целью  работы   является:  ­   получение   и   испытание   комплексных,   отходов   экологически   чистых   удобрений   из гранулированных, сельхозпроизводства и глауконитовых минералов. Для реализации поставленной цели решались следующие задачи: ­ создание опытной установки; ­ отработка технологического процесса; ­ ­ получение пробной продукции; проведение опытных испытаний по созданию комплексных удобрений на основе переработанной органики и природных глауконитов; ­  апробация полученных удобрений. Исследование   процессов   переработки   отходов   для   целей   создания удобрения, и энергоносителя биогаза являются новыми в республике, хотя попытки   создания   биогумуса   предпринимались   многими   энтузиастами   и предпринимателями, проблема остается нерешенной. Для решения поставленных задач будет: ­ собрана и апробирована опытная биоустоновка емкостью 50 литров; ­ отработана технология проведения опытов; ­ апробация  переработанной пробной  продукции жидкого удобрения. Схема установки следующая: Основным узлом установки является реактор (1). Загрузка осуществляется через горловину и вентиль диаметром 20 мм (2). Удаление образующегося метана происходит   в   газгольдер   (4)   через   газовый   вентиль   диаметром   15   мм   (3), Перемешивание перерабатываемой массы производится центробежным насосом мощностью 0,1 кВт (5). Выгрузка реализуется через вентиль диаметром 15 мм (6). Нагрев   сырья   происходит   электронагревателем   мощностью   до   1   кВт   (7). Управление   электронагревателем   и   насосом   осуществляется   автоматическим блоком (8). Испытание и отработка режимов установки первоначально проводиться на воде. Затем   можно   провести   опыт   на   птичьем   помете.   Цель   опыта   заключается   в проверке   возможности   реализации   технологии   переработки   органики   в удобрение. Сырье должно быть загружено при температуре +20°С и рН равном 7 (нейтральная   по   лакмусовой   бумажке).   Вывод   реактора   на   технологический режим   с   температурой   +40°С   ±2°С   осуществляться   в   течение   18   часов.   При реализации процесса, перемешивание должно производится каждые 2 часа. По истечении 5 суток должен   выделяться   газ, на 12 сутки обнаружиться наличие метана, при поджигании   которого должно   наблюдаться   устойчивое горение. При   проведении   опыта   контроль   осуществляеться   за   показанием   датчика температуры, рН среды лакмусовой бумажкой и наличие метана поджиганием Таким пробы. образом, будет доказана возможность сбраживания   отходов   животноводства   в   установках   малого   объема   для   целей получения переработанного удобрения и горючего газа метана[8]. Ожидаемый в результате процесса получение  биогаза  является побочным продуктом. Технологические требования, для осуществления анаэробного сбраживания отходов   таковы,   что   для   осуществления   процесса   необходимо   обеспечить влажность субстрата 85­90%, это создает определенные трудности при хранении, транспортировке полученного продукта. В данной работе предлагается простой выход из создавшейся ситуации. Учитывая высокую адсорбционную способность глауконитовых   песков,   можно   получать   комплексное   органоминеральное удобрение,   смешивая   в   определенных   пропорциях   глауконитовый   песок   и переработанную   органику.   Получаемый   продукт   будут   иметь   товарный   вид   ­ гранулы серого цвета без запаха, хорошо растворимые в воде, содержание влаги около 3,6%, Необходимо отметить также, что открывается перспектива использования «Биосанда»   (условное   название   удобрения)   и   в   качестве   кормовой   добавки   в птицеводстве,   животноводстве.   Появляется   возможность   рецирклирование отходов, с получением кормовых гранул. Проведение исследований «Биосанда» в качестве   кормовой   добавки   в   рационах   кур   несушек   и   цыплят   бройлеров планируется в дальнейшем. ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ. Продолжить начатые нами работы по сборке установки.  Получить органоминеральные удобрения. Провести   испытания   комплексных   органоминеральных   удобрений   типа «Биосанд» на опытных участках. После   проведения   комплекса   исследований   «Биосанда»   предлагается апробировать   его   в   качестве   кормовой   добавки   в   рационах   кур   несушек   и цыплят бройлеров. Провести ряд испытаний по интенсификации процесса метангенерации. ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА: 1. Государственный доклад « О состоянии окружающей природной среды КБР в 2016 году». 2. Основные   показатели   развития   химизации   сельскохозяйственного производства   КБР   за­1968­1998   годы.   Сборник   государственного   центра агрохимической службы, КБР, 2001г. 3. Артамонов   В.Л.   Биотехнология—агропромышленному   комплексу.   Наука, 1989г. 4. Баротфи   И.,   Рафаи   П.   Энергосберегающие   технологии   и   агрегаты   на животноводческих   фермах.   /Перевод   с   венгерского   под   редакцией   Э. Шандора ­М.: Агропромиздат, 1988г. 5. Лобанок  A.Г., Залашко М.Б., Анисимова Н.И. и др. Биотехнология – сельскому хозяйству. Мн.: Урожай, 1988г. 6. Б.М.  Миркин,   Л.Г.   Наумова   Популярный   экологический   словарьМ­ 1999г. 7. Л.Г. Семенова Материалы публикаций МОС ВИР. 2000г. 8. Материалы 3 и 4 научно­практических конференций НИИ «Экология и сельское хозяйство» Нальчик­2016г. 9. Материалы научно ­ практической конференции НИИ, 2016 г.