Перспективные технологии и оборудование в области обращения с органическими отходами сельского хозяйства

Перспективные технологии и оборудование в области обращения с органическими отходами сельского хозяйства

В работе выполнен анализ способов  утилизации отходов  от птицефабрик, в частности, наиболее проблемного отхода – куриного помета.

Почему же так опасен помёт для сельскохозяйственной деятельности и в целом для природы? Всё дело в том, что при разложении данного вида отходов, в почву и подземные воды попадают отравляющие вещества, например, аммиак, сероводород и множество других опасных веществ. Также, на современных птицефабриках, зачастую, используются различного вида антибиотики, чтобы предотвратить болезни животных, эти вещества, затем, попадают в помет. Самая большая опасность заключается в том, что данные вещества, могут сохраняться в почве и воде долгое время, отравляя окружающую среду.

Если посмотреть на химический состав самого помета, то можно удивиться «богатству» и разнообразию составляющих его частей. Так как помет является продуктом жизнедеятельности живого организма, в нем можно обнаружить большое количество как органических, так и неорганических соединений. Их соотношение друг к другу зависит от всего множества условий жизнедеятельности животного и условий, при которых оно содержалось. Главной идеей утилизации является использование продуктов жизнедеятельности животных для обеспечения непрерывного цикла поступления корма и кормовых добавок, которые выращены с использованием переработанного помета в качестве удобрения. Самая большая сложность состоит в многообразии специфик той или иной птицефабрики, каждая из которых использует те или иные условия для выращивания и откорма птиц, в соответствии с этими факторами должен быть организован грамотный отбор и дальнейшая утилизация каждого вида данного сырья.

Далее рассмотрим основные способы утилизации птичьего помета.

Прямое внесение в почву. Этот способ широко использовался в прошлом столетии, когда вопрос утилизации помета не стоял так остро и не имел таких масштабов. С учетом глобализации, наращивания темпов потребления населения, и, как следствие, увеличения данного вида отходов, такой способ утилизации как прямое внесение помета в почву, себя изжил, ввиду больших, часто не оправдывающих себя, затрат на транспортировку данного вида отходов, геометрически растущее заражение плодородных почв и поверхностных вод, из-за проникновения опасных микроорганизмов, использование которых может представлять угрозу для человека.

Химический способ. Этот способ утилизации имеет строго регламентированный протокол использования, так как очень опасен. Его применяют в крайних случаях, когда существует реальная угроза массового распространения различного вида опасных бактерий и микроорганизмов.

Биологические методы. В глобальном смысле, биотехнология — это симбиоз таких наук как: микробиология, химия, химическая переработка, научные знания которых используются и объединяются для внедрения в использование различных полезных характеристик тканей и микроорганизмов. Экологическая биотехнология решает вопросы охраны окружающей среды (переработка отходов, защита компонентов среды от загрязнения, рациональное использование природных ресурсов и т.п.) с помощью соответствующих технологических процессов.

Компостирование. Наиболее востребованный в современном мире способ переработки и дальнейшего использования продуктов жизнедеятельности животных и птиц. Сам процесс компостирования сырья представляет собой деятельность по некому образованию валов из помета и укрытию данной валовой кучи материалом, удерживающим температуру, под влиянием микроорганизмов происходит некое «брожение» данной массы, что, в свою очередь является катализатором для повышения температуры и влажности внутри компостной кучи, иногда температура доходит до 400-500 градусов по Цельсию, это позволяет обезвредить сырье. Также, обязательным условием для успешного созревания компоста является внедрение добавок в основную массу, например, опилок, неиспользуемых частей сельскохозяйственных растений и прочего. Примерно через полгода «брожения» и созревания, получившееся сырье можно использовать для удобрения земель. Этот способ получил широкое распространение благодаря тому, что участие человека в процессе является минимальным и поэтому выгодным, но, наряду с неопровержимыми плюсами данного метода, можно отметить, что способ имеет массу недостатков, во-первых, это время созревания компоста, также, по подсчётам, около половины полезных веществ, за время созревания компоста, попросту испаряются, что наносит вред экологической обстановке, а также лишает сырье полезных для почвы веществ. Основным минусом также является выделение больших территорий под компостные кучи и расход материалов для стабилизации массы.

Аэробная твердофазная ферментация. Суть данного способа утилизации заключается в наиболее быстрой первичной переработке продуктов животной жизнедеятельности. Основной технологический процесс происходит в больших емкостях по типу барабана, в них основная масса помета смешивается с дополнительным сырьем, например, опилками, травой и далее отправляется на хранение. Как и в случае с простым компостированием, конечным этапом аэробной твердофазной ферментации является «созревание» будущего компоста в валах.

Анаэробная ферментация. Анаэробная ферментация, в последнее время, пользуется достаточно большим спросом, ведь у нее много преимуществ перед другими способами утилизации данного вида сырья. Благодаря разработке данной технологии, можно как решить основную проблему утилизации продуктов жизнедеятельности животных и птиц, так и получить массу побочных положительных эффектов, а именно, при данном способе утилизации получаются безопасные для почвы и человека виды удобрения, также, из побочных продуктов высвобождается метан, используемый на электростанциях, и топливо для обеспечения функционирования некоторых видов техники. Также, отличительной чертой данного вида утилизации является обеспечение непрерывного поддержания оптимальной температуры внутри специальных аппаратов, в которых и происходит весь процесс переработки. Основной проблемой в массовой реализации данного вида утилизации является недостаточность финансового обеспечения государства и большие финансовые затраты.

Вермикультура. Иначе говоря, под вермикультурой следует понимать культивирование и массовое разведение дождевых червей, которые способны в кратчайшие сроки превратить продукты жизнедеятельности животных и птиц в полноценное удобрение, а сами могут служить отличным дополнением к кормовым добавкам для животных. Задумка, в утробе, кажется весьма перспективной, но на практике не осуществима в производственных масштабах, ввиду неоднородности климата в течение года, поэтому этот метод используется только в частной практике, либо небольшими фермерскими хозяйствами.

  Мускакультура. Этот способ утилизации отходов животной деятельности получил свое название от искусственно выведенного вида мух, основным источником питания для которых являются продукты жизнедеятельности человека или животного. Неопровержимым плюсом данного способа утилизации является скорость превращения исходного сырья в качественный, экологически чистый продукт, предназначенный для удобрения земли. Но проблема распространения данного вида утилизации, опять же, заключается, в местном климате.

Высокотемпературная сушка. Данный метод не является очень популярным в нашей стране из-за недостаточности финансового обеспечения государством, ввиду больших затрат на реализацию всех этапов утилизации. Способ поспешно недооценён, ведь по подсчётам, он является весьма выгодным ввиду получения множества полезных итоговых продуктов, так, например, на выходе получается абсолютно безопасное вторичное сырье, полностью готовое для реализации на всех сельскохозяйственных землях, также, побочным продуктом данного типа утилизации является получение добавки в корм для животных.

Механическая сушка. Также, очень популярным и широко используемым методом является механическая сушка. Данный способ не особо эффективен, так как, в конечном продукте остается больше половины влаги, а при вывозе на сельскохозяйственные угодья, как правило, находящиеся не так далеко от города, данный вид удобрений издает очень неприятный запах, который доходит до городских поселений.

Вакуумная сушка. Данный способ является действительно эффективным ввиду использования достаточно безопасных температур при обработке. Это является необходимым условием для сохранения всех полезных свойств сырья и его дальнейшего использования. Но, из-за недостаточного финансирования государством, данный вид утилизации продуктов жизнедеятельности животных и птиц не получил широкое распространение.

Термическая сушка. Такой способ утилизации как термическая сушка отходов является наиболее приемлемым для использования на птицефабриках. Но главным минусом широкого распространения этого вида утилизации является важное условие для осуществления данного процесса, а именно, исходное сырье, в начальной стадии переработки, должно быть определенной влажности, что, как правило, весьма сложно достичь на практике, это затрудняет реализацию данного способа утилизации.

Технология газификации. Данный способ утилизации биомасс животных и птиц является очень выгодным ввиду того, что по итогу производство получает большой объем газовых масс, подходящих для обеспечения энергией городских нужд, также, полученный газ может использоваться как топливо для автомобилей нового поколения. Но, как показывает практика, данный тип утилизации имеет достаточно низкую маржинальность и длительный срок окупаемости самого продукта, поэтому массовое распространение он не получил.

Гранулирование. Наиболее простой установкой для гранулирования помета является пресс-гранулятор, более сложной и технически оснащенной — комплексная линия гранулирования. Пресс-гранулятор обычно используют для изготовления топливных пеллет: сухое измельченное сырье в бункере механизма доводится до уровня влажности, необходимого для процесса гранулирования, и далее под действием большого давления формируются гранулы. Использовать в грануляторах можно только сырье определенного уровня влажности. Комплексная линия гранулирования позволяет делать из исходного сырья и пеллеты, и органо-минеральные удобрения, а также использовать практически любую его консистенцию. Технологический процесс будет включать уже несколько этапов. Сначала  в сепараторе из сырья удаляется лишняя влага, далее отжатая масса поступает в барабан высокотемпературной сушки. В роторной дробилке происходит доизмельчение сырья до нужной консистенции, а потом масса специальными приспособлениями рыхлится и обрабатывается водяным паром, в результате чего становится однородной. После этого она подается в гранулятор, а затем готовые гранулы охлаждаются и становятся пригодными для фасовки.

Биоэнергетический способ переработки. Основой данного типа утилизации является непосредственно деятельность бактерий, обеспечивающих образование биологического газа. Для обеспечения полноценной жизнедеятельности бактерий необходимо соблюсти два главных условия, а именно, поддержание оптимальной температуры для выработки большего количества газа и обеспечение непрерывного поступления водных масс в специальную биореакторную установку. Непосредственно в газ переходит испаряемая из помета вода, а оставшаяся фракция используется дальше как органическое удобрение. Весь процесс «созревания» исходного сырья занимает чуть больше 10 дней. Этот метод предполагает, в конечном итоге, получение богатого минералами и полезными веществами продукта, который может широко использоваться на большинстве почв.

Приведем алгоритм  использования куриного помета на действующем предприятии с использованием компостирования и гранулирования.

Куриный помёт компостируют в три этапа: сначала его выдерживают на открытой площадке от 2 до 4 недель в зависимости от погоды. Чтобы запустить сам процесс компостирования биомассы, все ее составляющие соединяются и далее насыпаются в некие сооружения, иначе говоря, в компостные кучи. Масштабы данных сооружений могут варьироваться в зависимости от площади, занятой буртами. Как правило, стандартная ширина данных сооружений составляет около 5 метров, а длина варьируется до 2,5-3 метров.  При наличии нескольких видов исходных материалов, материалы с наименьшей плотностью размещаются в основании, а с наибольшей — вверху гряды. Для лучшей аэрации биомассы, используется плановое перемешивание компоста ворошителем. Затем компост перемещают под крышу, чтобы снизить влажность до  40%. Только после этого подготовленную массу загружают в цех гранулирования. В результате получают маленькие плотные и безопасные гранулы, богатые азотом, фосфором и калием, которые в перспективе можно будет продавать на экспорт.

На конечном этапе готовую продукцию фасуют и направляют на склад для дальнейшей доставки к месту применения.

Контроль за соблюдением нормативов, предъявляемых к качеству получаемой продукции включает соответствие следующей нормативной документации.

1) РД-АПК 1.10.15.02-08 «Методические рекомендации по технологическому проектированию систем удаления и подготовки к использованию навоза и помета»

2) Санитарные правила СП 1.2.1170-02 «Гигиена, токсикология, санитария. Гигиенические требования к безопасности агрохимикатов», утвержденных постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 23.10.2002 

3) Ветеринарно-санитарные правила подготовки к использованию в качестве органических удобрений навоза, помета и стоков животноводческих и птицеводческих предприятий от 4 августа 1997 г. N 13-7-2/1027

4) СанПиН 2.1.7.1322-03 «Гигиенические требования к размещению и обезвреживанию отходов производства и потребления»

5) СанПиН 3.2.3215-14 «Профилактика паразитарных болезней на территории Российской Федерации»

6) Информационно - технический справочник по наилучшим доступным технологиям ИТС -10 «Очистка сточных вод с использованием централизованных систем водоотведения поселений, городских округов».

Отбор и подготовку проб на анализ проводят в соответствии с ГОСТ 21560.0 Удобрения. Методы отбора и подготовки проб. Взятие проб осуществляется с помощью совка и пластмассового цилиндра в пяти разных местах бурта. Проверенные образцы должны соответствовать ГОСТ Р 51520-99. Государственный стандарт Российской Федерации. Удобрения. Общие технические условия. Данный стандарт используется, в основном, при контроле за использованием всех видов удобрений, как в промышленных масштабах, при посадке сельскохозяйственных культур для массового потребления, так и для использования удобрений на частных территориях и продаже в розницу.

Таким образом, современные птицефабрики при строительстве и эксплуатации должны обязательно иметь приоритетное экологическое направление деятельности – утилизация отходов.

Список использованных источников

1.    Технология приготовления органических удобрений из подстилочного помета. URL:https://cyberleninka.ru/article/n/tehnologiya-prigotovleniya-organicheskih-udobreniy-iz-podstilochnogo-navoza-v-burtah/viewer (Дата обращения: 10.06.2020)

2.    Современные способы утилизации отходов сельского хозяйства. URL:https://www.bibliofond.ru/view.aspx?id=523940 (Дата обращения: 14.06.2020)

Скачано с www.znanio.ru