2. Загальна характеристика відходів сільського господарства, способи їх утилізації, гідності і недоліки

1 Відходи птахівництва і тваринництва

Відходи промислового тваринництва і особливо птахівництва сильно забруднюють навколишнє середовище. У багатьох країнах діють загальнодержавні і регіональні програми по зменшенню негативного тиску цих відходів на екологію. На часі пошук альтернативних методів утилізації відходів і сьогодні запропоновані наступні способи: вивезення на поля нативного посліду, гною або стоків, компостування, переробка гною і посліду на корм, застосування біоенергетичних методів і нових технологій утилізації посліду, створення рибоводно-біологічних ставків і ін.

Вивіз на поля

В старовину, при екстенсивному господарюванні, корів з невеликими удоями містили насамперед для отримання гною. Концентрація худоби на одиницю земельних угідь була дуже низькою. Гній накопичували близько ферми або вивозили на поля, де він поступово перетворювався в перегній.

Сьогодні при такому способі внесення виникає ряд проблем. По-перше, перевезення величезної кількості стоків (вміст сухого речовини 2-5%) вимагає чималих коштів, по-друге, грунт, підземні і поверхневі води заражаються інвазійних, інфекційними та токсичними елементами, по-третє, це веде до накопичення нітратів, міді і цинку в зерні, траві і водних джерелах. У зв'язку з цим в деяких штатах США, наприклад, заборонили застосування нативного пташиного посліду як добрива.

компостування

Цей метод вимагає спеціальних майданчиків, техніки та великої кількості торфу, соломи та інших матеріалів, що знижують вміст вологи. При дотриманні технології отримують біогумус хорошої якості, однак до 30-40% поживних речовин втрачається у вигляді газів.

Основні способи компостування можна розглянути на прикладі курячого посліду.

На площадку насипають крихту торфу шаром 30-40 см (використовують навантажувачі, тракторні причепи, розкидачі, автосамоскиди), поверх неї - послід (при вологості посліду 75% і торфу 65% співвідношення 1: 1). Потім все перемішують і за допомогою бульдозера формують бурт. Ширина компостного бурту - 3-4 м, висота - 2, довжина - не менше 6-8 м. Зверху бурт вкривають торфом. В холодну пору року компост зберігають протягом двох, в тепле - одного місяця.

Змішувач (СА) 100 для приготування компостів розроблений Українським НІІМіЕ сільського господарства. Технологія передбачає циклічне змішування на похилій площині бурту торфу з напіврідким послідом, що забезпечує рівномірний біотермічним процес. Цей спосіб дозволяє в 2-3 рази зменшити терміни компостування, надійно знезаразити добриво і максимально знизити активність насіння бур'янів.

Для отримання за американською технологією препарату Фермвей в цегляна будівля завантажують попередньо приготовану на майданчику з твердим покриттям торфопометную суміш (1: 1). Після завантаження масу спеціально обдувають, що викликає бурхливий розвиток термомезофільних бактерій. Процес триває 5-7 днів.

Для поліпшення товарних якостей продукту його допрацьовують на дезинтеграторе, дозаторе, стерилизаторе-збезводнювача, грануляторі. У технологічній лінії є прилади контролю температури, вологості і вмісту кисню в повітряному середовищі аерації. Фермвей використовують в США як органічне добриво, підстилку для тварин та птиці, а також містять у раціони бичків на відгодівлі.

Прискорюють переробку посліду штами бактерій або грибків під загальною назвою «ефективні мікроорганізми».

В особистих і присадибних господарствах великим попитом користується висушений курячий послід (пудрет). Вартість напівкілограмових пакетів досягає 18 руб.

Питома маса посліду назад пропорційна вмісту сухої речовини. В клітинах послід більш вологий.

Послід як корм

Оскільки близько 40% поживних речовин корму не перетравлюється і виділяється з послідом, виникла ідея використати його для годівлі тварин і птиці. При високих температурах курячий послід знезаражували, видаляли з нього перо, пух і насіння бур'янів. Отриманий продукт, що містить 20-30% сирого протеїну, в суміші з комбікормом давали бичкам. При заміні 33 і 50% концентратів пудрет отримували добові прирости 870-896 м

В Англії пташиний послід ферментують, обробляють мурашиної кислотою і з добавками меляси згодовують бичкам. У фірми «ДеЛаваль» є більш 30 варіантів біологічного знезараження гною. За однією з технологій гній направляють скребками та транспортером в центрифугу, де до 95% зважених частинок відокремлюють від вологи. Тверду фракцію з 36% сухого речовини витримують 3 місяці в спеціальному сховищі, потім гранулюють і дають худобі разом з силосом.

Застосовують гній для приготування спеціальних силосів - вестлажа і навосажа. В США, наприклад, роблять наступні суміші: 57% коров'ячого гною і 43% сіна; 42% дробленої кукурудзи, 12% кукурудзяного силосу і 40% свинячого гною. При відгодівлі бичків використовують близько 0,5 млн т сечовини, яку частково замінюють пташиним послідом як у чистому вигляді, так і з тирсою. Вівці і кози охоче поїдають вестлаж з 40% гною великої рогатої худоби, 12% сінної різання і 12% дробленої кукурудзи. Рідку фракцію гною в аеротенках мікробіологічними методом перетворюють на білок одноклітинних, який осідає у вигляді активного мулу.

В Молдавії свинячий гній вологістю 80-85% піддавали кислотному гідролізу. Тверда фракція (лігнін) йшла на добриво, а рідка - для отримання кормових дріжджів. Технологія їх культивування нескладна, але культуральна рідина містить велику кількість хлоридів і сульфатів, від яких важко позбутися. Гідробаротермічна метод вимагає великих енергетичних витрат і дорогого устаткування з нержавіючої сталі, і це робить його нерентабельним.

У Канаді для підготовки до згодовування гній попередньо змішують з соломою, потім засівають спорами грибів. В результаті отримують високобілковий корм, придатний в їжу не тільки жуйною, а й моногастричних тваринам. Останнім часом, щоб зменшити виділення азоту та фосфору, застосовують ферменти, що підвищують перетравність і засвоєння поживних речовин.

Добавка ферменту з фитазой на кожні 100 кг сухого речовини дає додатково 2,85 кг поживних речовин, 2,81 кг сирого протеїну і на 1000 ккал - 14,6 ккал, відповідно знижуючи їх надходження в зовнішнє середовище.

В Європі, щоб скоротити виділення аміаку, азоту та фосфору і поліпшити перетравність кормів, використовують кристалічні амінокислоти. При більш ретельному розрахунку раціонів за доступними і синтетичним амінокислотам можна на відгодівлі свиней збавити частку сирого протеїну в комбікормі з 17,6 до 14,5%. При вирощуванні підсвинків з 25 до 55 кг було зекономлено 2,2 кг сирого протеїну на кожному поросяті і на 350 зменшено кількість виділяється аміаку. Зростання якості кормів і заміна антибіотиків, наприклад маннонолігосахарозой, також підвищує перетравність кормів і засвоюваність амінокислот.

Добавка в корм екстракту з юки (деодорази) збільшує прирости свиней на 9,4%. Подібні результати були отримані і на несучках.

                     Біоенергетичні методи утилізації

Такі методи вирішують відразу кілька завдань: збору та переробки відходів птахофабрик з улавливанием і нейтралізацією шкідливих біогазів, отримання екологічно чистих добрив, а також метану для міні-ТЕЦ, газоподібного палива для автотракторної техніки, забезпечення роботи бесфреонового охолоджувача, виробництва «сухого» льоду, соди і т.д.

В Європі в 1998 р Налічувалося більше 800 (у тому числі 24 великих) біоенергетичних установок, що працюють на гної і посліді. В Китаї, Індії та інших країнах Азії їх понад 3 млн.

Застосування технології стримується) за відсутності інвестицій, а так же базових конструкцій.

Технологія термічний деполимеризации (TDP) дозволяє з вуглеводневих і органічних відходів тваринництва отримувати газоподібне, рідке і тверде паливо, деякі хімікати і добрива. Так можна утилізувати залишки кормів, послід, гній, підстилку, стоки і полеглих тварин і птицю. Перша стадія проходить при 250-350 ° С, друга - при 500-700 ° С. Пілотна установка TDP продуктивністю 7 т / день була пущена в США в 1999 р, комерційна на 40 т / день - у 2002 р Отримувані масла аналогічні дизельному паливу з 8-20 вуглецевими атомами, насиченими і ненасиченими жирними кислотами з 16-18 вуглецевими атомами. Тверді добрива подібні апатити, рідкі містять 25-28% сульфату амонію.

У штаті Вірджинія 65 тис. Т посліду з підстилкою перетворюють на пеллетірованние туки під торговою маркою «Гармоні». Це прекрасне добриво, в якому знижена рухливість азоту та змінено в кращу сторону співвідношення N: P.

Вітчизняної фірмою «Коріна» розроблена баротермовзривная технологія переробки посліду. На думку авторів розробки, це позитивно вплине на довкілля, дасть можливість отримувати органомінеральні премікси та кормові добавки. Проте необхідні усунення шумових ефектів при пострілі кавітаційних гармат і дослідження нешкідливості сполук при розкладанні дурнопахнущих речовин.

                                      Вермикультура

Використання каліфорнійського чи іншої селекції хробака (наприклад, старателя »в Росії) набуло широкого поширення в США, Канаді, Англії, Японії, Італії. При цьому переслідується три мети: утилізація відходів, отримання кормового білка та підвищення родючості ґрунту.

Біомаси черв'яків - відмінний білковий корм для птиці і свиней, здатний, однак, акумулювати солі важких металів, діючи як біологічний «насос». Є пропозиція використовувати біомасу для приготування мікробіологічних середовищ.

Деякі вчені Китаю та Японії вважають біомасу черв'яків придатною для харчування людей.

                                 Рибоводно-біологічні ставки

Все гострішою стає проблема чистої води (річок, озер, підземних джерел). Природна система самоочищення, під якою мається на увазі включення забруднюючих компонентів в загальний круговорот речовин з виведенням їх у вигляді корисної продукції, не встигає з цим справлятися.

Розроблена в ВИЖ четирехкаскадная система рибоводно-біологічних ставків дозволяє отримувати на заключному етапі очищену технічну воду і рибу (з гектара нагульних ставків в 10-20 разів більше повноцінно білка, ніж з гектара пасовища для від корму худоби).

Гнойові або пометной стоки направляють у ставки-накопичувачі (перший ступінь), що виконують роль відстійників, тверда фракція з яких застосовується в якості добрива, рідка під впливом спеціально підібраних мікроводоростей зоопланктону проходить перший етап очищення. Наступного ставку різні види водоростей (хлорела, спіруліна, ряска і т.д.) продовжують очищати стоки і насичувати їх киснем. У другій половині літа надлишок ряски видаляють і додають її в корм тваринам і птиці. Спеціально підібраний комплекс водоростей і зоопланктону, що функціонують при різних температурах і стійких до поїдання один одного, підвищує керованість системи.

Водорості другого ставка в третьому (Рачкову) служать їжею для зоопланктону (різноманітних комах, черв'яків, рачків), що надходить для годівлі мальків риб четвертого ставка. За літо мальки виростають в 100 разів і досягають 25-30 м, стаючи велико ліпним рибопосадкового матеріалом. При використанні останнього, четвертого, каскаду для спільного на гулу коропа і товстолобика (перший поїдає зоопланктон, другий - рослинність) продуктивність може досягати 60-100 ц риби з гектара водної поверхні.

Ще більший економічний ефект дає одночасне розведення риби і водоплавної птиці (качок, гусей). Через 2-3 роки після експлуатації ставків та спуску води на удобреному муловими відкладеннями дні отримують високі врожаї сільськогосподарських культур. Якщо ставки-накопичувачі капітальні, то наступні три щаблі можуть створюватися за типом рисових чеків із застосуванням переносних щитів, шлангів. Біоінженерні споруди типу біоплато або ботанічної площадки вищою водною рослинністю, очеретом, рогозом або багаторічними травами довершують ступінь очищення.

Для комплексу на 108 тис. Свиней потрібно 108 га землі, з них 25 га - під ставки-накопичувачі. Для інших каскадів придатні непридатні землі.

                                     

Використання личинок мух

Личинки мух, вирощені на органічних відходах, мають приголомшливу енергією росту, їх маса збільшується протягом тижня в 300-500 разів. Вченими підраховано, що біомаса від пари мух та їх потомства при повній реалізації генетичного потенціалу в кінці року складе більше 87 т, тобто буде дорівнює вазі шести слонів.

ВИЖ спільно з рядом інших наукових установ розробив екологічно чисту технологію утилізації нативних органічних відходів свинарства і птахівництва за допомогою личинок домашньої мухи (Musca do-mestica L.). Через 5-6 доби з 1 т нативного гною або пташиного посліду отримують 60-100 кг біомаси личинок мух і 640-700 кг біогумусу. Біомаса личинок кімнатної мухи - повноцінний білковий корм для свиней, телят, птиці, хутрових звірів, риб. У ньому міститься 48-52% протеїну, 7-14% жиру, 7-10% клітковини, 7% МЕВ, 11-17% золи, а також біологічно активні речовини (вітаміни, екдізон і т.д.).

Висока ефективність використання нативних личинок пояснюється хорошим засвоєнням поживних речовин, так як до порожнинне, мембранний і внутриклеточному механізмам переваримости додається так званий індукований аутолиз (спільне перетравлювання їжі ферментами «господаря» і «жертви» в шлунково-кишковому тракті першого).

З личинок, лялечок і самих мух можна отримувати високоякісний хітин і його похідні, зокрема хітозан, що застосовується в медичній, фармацевтичній, харчовій і парфумерній промисловості. Японські і американські вчені вважають хітозан полімером майбутнього. У тваринництві він на 10-15% підвищує резистентність поросят до інфекційних захворювань, на 20-40 р на добу збільшує прирости підсвинків на відгодівлі.

Використання для лікувально-профілактичних цілей вирощених на комбікормі личинок кімнатної мухи і препаратів на їх основі освоєно в КНР за участю співробітників ВИЖ. Горілка, настояна на личинках, має стимулюючу дію. Косметичний крем з додаванням личинкової маси ефективно усуває зморшки, омолоджує шкіру. Пройшов всебічну перевірку активний порошок з личинок мух У Гу Чун; він рекомендується дітям і старим в якості харчової добавки, що володіє бактерицидними властивостями, підвищує імунітет, поліпшує апетит і життєдіяльність, відновлювальної сили, яка знижує втому, що підсилює ефективність лікування після операції.

Біогумус, отриманий після переробки екскрементів личинками мух, - високоефективне органічне добриво. Урожайність сільськогосподарських культур при його застосуванні збільшується в 1,2-1,5 рази, при цьому нематоди та інші шкідники гинуть.

Встановлено дію різних доз біогумусу на мікробіологічну активність грунтів при вирощуванні ярої пшениці. Біогумус має слаболужну реакцію (рН 7,4-7,8) при вмісті загального азоту від 0,84 до 1,22%, фосфору - від 0,69 до 0,99, калію - від 0,9 до 1,17% і рухомого амонію - 232-347 мг /% речовини. В 1 г біогумусу виявлено 378 млн бактерій аммонификаторов і 251 тис. Целлюлозоразлагающіе бактерій, які мінералізують органічні речовини. В експериментах, де використовували біогумус, кількість мікроорганізмів у грунті було значно вище, ніж в контролі. Найбільше число аммоніфіцірующіх бактерій досягається при внесенні 10 т / га біогумусу, при цьому нітратів в грунті виявилося менше, ніж амонію. У міру зростання ярої пшениці аж до збирання врожаю в ґрунті зростає число нитрофицирующие мікроорганізмів на ділянках з біогумусом. Там же відзначено активізацію біологічної асиміляції атмосферного азоту азотобактером. Зміст целлюлозоразрушающіх бактерій в грунті збільшується до фази кущення ярої пшениці. Найбільше цих бактерій було на ділянках з біогумусом.

Внесення біогумусу в грунт прискорює мінералізацію фосфорорганічних сполук в результаті дії специфічних мікроорганізмів. Зі збільшенням норм з 10 до 30 т / га підвищується концентрація фосфороразрушающіх бактерій. Зміст фосфорної кислоти в грунті залежить від числа мікроорганізмів, що розкладають органічні і мінеральні сполуки фосфору.

Використання біогумусу як добрива впливає на інтенсивне зростання мікрофлори, прискорюючою накопичення рухомих форм поживних речовин, необхідних для підвищення врожайності сільськогосподарських культур.

Розроблено способи стерилізації нативних личинок. Як і на борошно з сухих личинок, є технічні умови, дозвіл на застосування.

Барабанна сушарка з температурою повітряного потоку 120-140 ° С максимально зберігає поживну цінність біомаси личинок мух і дає продукт, що відповідає затвердженим ветеринарно-санітарним вимогам до кормів тваринного походження.

стратегічна сировина

До відходів і насамперед до посліду треба ставитися як до коштовного стратегічній сировині для відновлення родючості земель, підвищення врожайності культур, отримання харчового (риби) і кормового (водорості, зоопланктон, черви і личинки) білка.

«Ефективні мікроорганізми» прискорюють процес біологічного розкладання органічних речовин, при якому до 50% їх перетворюється в гази. Це стара система компостування гною, тільки прискореними темпами. Біогаз зручний для отримання біогумусу і пального при автономному веденні особистого господарства, але вимагає капвкладень і доопрацювання технології.

Використання риболовно-біологічних ставків під силу лише великим підприємствам. Замкнута екологічна система незамінна при утилізації рідких відходів: органічна речовина по харчових ланцюгах живих організмів акумулюється біомасою водоростей, ракоподібних і риб. Стоки повністю знешкоджуються від органічної речовини і патогенних факторів і включаються в повторний «вир». Тверда фаза відстійників після биотермического знезараження на спеціальних майданчиках перетворюється на біогумус.

При комплексної утилізації твердофазних відходів з використанням личинок економічний ефект максимальний, тому що процес цей - короткочасний, виробництво екологічно чисте і безвідходне, а продукція має багатостороннє застосування.