Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Рациональное использование земель сельскохозяйственного назначения Челябинской области. Монография
.pdf
В свези с этим надзорные органы усилили контроль за соблюдением нормативов по хранению помета, что в некоторой степени
ускорило разработку новых технологий по переработке птичьего
помета и внедрению биоудобрений в сельском хозяйстве.
2. Применяемые технологии переработки птичьего
помета на птицефабриках
В настоящее время наиболее часто применяются приведенные
ниже технологии по утилизации
и переработке птичьего помета:
2.1. Переработка птичьего помета компостированием.
Одним из распространенных методов утилизации отходов животноводческих ферм является компостирование, получение
компостов – концентрированных органических удобрений. Такая технология переработки птичьего помета является самой
распространенной в европейских странах, ее особенностью является применение специальных площадок, большого количества
торфа, соломы и других
материалов, снижающих содержание в
помете влаги. В процессе компостирования при соблюдении технологии получаются биогумус высокого качества, однако в
процессе теряется в виде газа до 30–40% питательных веществ.
Наибольшая эффективность компостирования птичьего помета достигается при его совместной переработке с торфом,
который добавляется при соотношении 1:1 (влажность соответственно помета 75%, торфа – 65%), которые укладываются
в
бурты слоями по 30–40 см. Ширина компостного бурта – 3–4 м,
высота – 2 м, длина – не менее 6–8 м, укладывая сверху бурта
торф. В холодное время года компост хранится в буртах в течение двух, в теплое – одного месяца.
Технология укладки бурта предусматривает цикличное смешивание на наклонной плоскости бурта торфа с полужидким пометом, что обеспечивает равномерный биотермический процесс
и позволяет в 2–3 раза уменьшить сроки компостирования, полностью обеззараживая удобрение и максимально снижая активность семян сорняков.
Ускоряют переработку помета штаммы бактерий или грибков под общим названием «эффективные микроорганизмы».
Классическая технология компостирования в последнее
время дополняется различными модификациями. Например, с
111
использованием парогазовых установок или ферментативное
компостирование, скорость процесса увеличивается в несколько
раз. По такой технологии готовые компосты получаются через
30 суток. Однако компостирование птичьего помета применяется
только такими птицефабриками, которые имеют резервную территорию для их производства.
2.2. Термообработка отходов птицефабрик. По сравнению с компостированием более перспективной, экологически
и энергетически эффективной
является технология переработки
помета в анаэробных условиях в герметичном реакторе-метантенке, изготовленном из металла. Благодаря деятельности метанообразующих бактерий в среде без допуска кислорода при температуре 39–40 или 53–55 °С в реакторе, оборудованном паровой
рубашкой, происходит подогрев помета и процесс его сбраживания с образованием горючего газа, содержащего метан (60–65%)
и
углекислый газ (35–40%).
Из 1 т помета влажностью 92% в течение 10–15 суток мож-
но получить около 20 м
23–25 МДж/м
3
, который можно использовать как для отопления
3
биогаза с теплотворной способностью
помещений, так и как товарный газ. Сброженная в метантенке
масса помета представляет собой легкоусвояемое растениями и
лишенное возбудителей болезней и семян сорняков жидкое высококонцентрированное органическое удобрение, содержащее
макро- и микроэлементы, аминокислоты, стимулирующие рост
растений.
Такое удобрение используется на почвах всех типов для
овощных,
плодовоягодных кормовых культур, газонов, цветников, декоративных кустарников и т.п. Особенно эффективно
применение таких удобрений для корневых, овощных и других
сельскохозяйственных культур, применение которых повышает
урожайность в 2–3 раза. Кроме того, принято считать, что основной составляющей экономической эффективности биогазовых установок является газ – метан. Однако основной экономический эффект, особенно
от небольших биогазовых установок,
получается от использования органичес-кого удобрения. Эффект
же биогаза начинает возрастать с ростом количества перерабатываемого сырья, что сдерживается применением метантенков
112
большого объема. В связи с этим биоэнергетические установки
для выработки биогаза целесообразно применять на животноводческих и птицеводческих предприятиях при образовании помета
не менее 50 т в сутки.
Технология получения удобрений заключается в том, что
жидкий помет влажностью не менее 85% накапливается в емкости, затем от него центрифугированием удаляют такие включения
, как пух, перо, остатки грубых кормов, после чего стабилизируют жидкую фракцию по гранулометрическому составу.
Твердая фракция подвергается ускоренному компостированию в
биоферментаторе и расфасовывается в тару.
Жидкая фракция после центрифугирования поступает на
анаэробное сбраживание в метантенке, выделяемый при сбраживании биогаз накапливается в газгольдере и в дальнейшем используется на
собственные и бытовые нужды.
Участки по производству жидких и твердых органических
удобрений окупаются менее чем за 1,5 года. Так, например, при создании участка по производству удобрений производительностью в
1 т/сут жидких удобрений (метантенк объемом 10 м
дых (биоферментатор объемом 40 м
3
), затраты в ценах 1998 г. со-
3
) и 4 т/сут твер-
ставляют около 900 тыс. руб., а годовая прибыль – 780 тыс. руб. и
срок окупаемости – 1,2 года.
2.3. Утилизация птичьего помета с использованием уско-
рителей ферментации.
Использование грибкового фермента для ускорения аэробного брожения птичьего помета была разработана в Татарском
НИИ агрохимии и почвоведения совместно с Всероссийским
научно-исследовательским ветеринарным
институтом, которая
является наиболее простым, безотходным, дешевым, низкоэнергоемким и не требующим специального оборудования. Данные
дрожжевые грибки по своему действию схожи с ускорителем
ферментации SEE-A японской фирмы «Nissan».
Процесс утилизации птичьего помета состоит из следующих
технологических стадий:
1. На слой соломы сбрасывается помет из расчета соотно-
шения 1:1.
113
2. Смесь поливается водным раствором ускорителя фермен-
тации из расчета 10 г грибков на тонну смеси и подачей воды до
доведения влажности в смеси не менее 70%.
3. Слои смеси укладываются друг на друга, а затем сгребаются в кучи (штабеля) высотой выше 1 м при различной длине и
ширине штабеля.
4. Каждые 10 дней штабель
перемешивается, перемещая
верхний слой вниз; в жаркое время года перед перемешиванием
штабель увлажняется снаружи водой.
5. В процессе утилизации помета температура внутри шта-
беля повышается до 70
0
С, неприятный запах помета исчезает,
обезвреживаются биологически опасные объекты и семена сорняков, влага испаряется.
6. Через 30 дней летом и ориентировочно 50 дней зимой ор-
ганическое удобрение готово к использованию.
Получаемое органическое удобрение из птичьего помета в
первом опыте содержало Nобщ – 3,74%, Р
– 2,60 и К2 О – 2,16 %
2О5
на сухое вещество, влажность 43,3%, во втором опыте соответственно 3,91, 3,43 и 2,05%, влажность 49%. Исследования показали, что за
четыре года действие и последействия суммарная прибавка урожая
от применения указанного органического удобрения в дозах 3,6 и
9 т/га составила соответственно 10,6, 18,4 и 25,9 ц/га зерновых единиц или 10, 18 и 25%. При этом прибавка урожая получена при
дозе
3 т/га в течение двух лет, при дозе 6–9 т/га – в течение трех лет.
В целом за четыре года один кг NPK, содержащегося в исследуемом органическом удобрении, способствовал получению
прибавок урожая соответственно 7,1; 6,3 и 5,9 кг зерновых единиц.
Определение фракционного состава в почве показало, что в
четвертом году последействия на вариантах
с внесением органического удобрения с дозой 3,6 и 9 т/га содержание мобильной части
фосфора было выше, чем в исходной почве. Расчет экономической
и энергетической эффективности применения органического удобрения из птичьего помета в дозах 3,6 и 9 т/га показывает, что на
один рубль дополнительных затрат приходится соответственно
1,83, 1,71 и 1,66 руб., коэффициент энергетической
эффективности
прибавок урожая находится в пределах 1,96–2,06 единицы.
Результаты исследований данного органического удобре-
ния в дозах 10, 15 и 20 т/га в течение трех лет показали, что за
114
три года действия и последействия суммарная прибавка урожая
составила соответственно 18,6, 28,8 и 32,2 ц/га зерновых единиц
или 19,28 и 34% .
Экономическая и энергетическая оценка показала, что на
один рубль дополнительных затрат приходится 1,03–1,14 рубля
чистого дохода, а коэффициент энергетической эффективности
прибавок урожая составляет 1,47–1,66 единицы.
Не менее эффективным является процесс ускорения ферментации птичьего помета, разработанный
группой ученых
Башкирского государственного аграрного университета (ООО
«Агромастер»).
В начале 2013 г. ими разработан биопрепарат
«Термо-Санитар» на основе комплекса специальных термофильных микроорганизмов, ускоряющего процессы ферментации и переработки куриного помета и других органических отходов в удобрение. Новизна биопрепарата «Термо-Санитар» в
том, что в основу технологии анаэробного компостирования помета и плучения биокомпоста положен консорциум
антагонистических термофильных микроорганизмов, особенность которых
состоит в том, что в результате активной жизнедеятельности они
способны существенно (св. 60
ды.
Новизна указанного подхода к компостированию помета по-
°С) повышать температуру сре-
зволяет обеспечить: сокращение срока созревания биокомпоста
до 5–7дней; сокращение энергозатрат; повышение доступности
биотермической обработки, высокое содержание азота в органическом удобрении.
При переработке куриного помета термофилы:
– разрушают клетчатку, белки, липиды и их производные,
вырабатывают органические кислоты, подавляющие развитие
гнилостной микрофлоры;
– повышают температуру «горения» компоста, снижая количество патогенной микрофлоры и опасность вредных веществ;
– переводят азот из аммиачной формы в белковую, устраняя
неприятный запах и сохраняя большое содержание азота в орга
-
ническом удобрении;
– формируют комплекс летучих соединений, отпугивающих
мух и других насекомых;
– сокращают процесс ферментации с 40 до 6–7 суток, снижая себестоимость удобрения.
115
Проект комплекса по переработке птичьего помета с производством органического удобрения ООО «Агромастер» производительностью до 100 т/сут стоит от 7 до 30 млн руб. Себестоимость производства рассыпного органического удобрения
85 руб/т [30, 88].
2.4. Разрабатываемые технологические решения по пере-
работке птичьего помета
Значительные исследования по повышению эффективности переработки птичьего помемета ведутся
учеными Южно-Уральского ГАУ [120]. Так, например, разработана технология переработки птичьего помета, предусматривающая полную
утилизацию поступающего из птицефабрик птичьего помета, его
обеззараживание, обогащение питательными веществами, необходимыми для эффективного роста растений, путем обработки
помета отходами промышленного производства (сульфат аммония, фосфоритная руда). В результате такой обработки в помете
повышается
содержание NPK до 30–35 %, образуется рассыпное
органо-минеральное удобрение влажностью до 30% либо гранулированное с влажностью до 14%. Такое удобрение легко расфасовывается в мешки, и оно может вноситься в почвы применяемыми в настоящее время системами машин как удобрение или
использоваться в виде подкормки в период вегетации растений.
Несколько отличный от изложенного разработан
технологический процесс переработки птичьего помета Синявским И.В.,
сущность которого состоит в том, что свежий птичий помёт обрабатывают растворами кислот, в результате чего подавляется
патогенная микрофлора, т.е. происходит обеззараживание свежей помётной массы и изменяется соотношение и количество
выделяемых газов (газообразных веществ) в помете. Кроме того,
в
результате протекания биохимических реакций происходит
стабилизация свободных соединений в минеральные и органоминеральные комплексы.
Рекомендуется для внедрения метод обработки куриного помета путем анаэробного термофильного сбраживания и последующего разделения сброженной массы центрофугированием,
предварительно обработав суспензию концентрированным раствором едкого калия до рН 9,9-10,5, с последующим нагрева-
116
нием суспензии до 70–80 ºС и выдержкой ее в течение 3–5 мин
(А.С.№ 1557143, 1990). Однако такой способ не применяется в
Челябинской области из-за высокой стоимости едкого калия.
В настоящее время на российском рынке представлен ряд
технологических разработок для решения экологических проблем по утилизации птичьего помета:
1 Вакуумная сушка птичьего помета
, особенность которой
заключается в том, что проводится одновременно отделение
жидкости и сушка исходного продукта в вакууме, обеспечивающем температуру кипения и испарения жидкости менее 100 °С до
влажности 1%. Полученный таким методом продукт содержит,
%: азот аммонийный – 1,35, азот общий 1,0; фосфор (на Р
5–6; калий (на К
O) 1,5–2,5 ( Пат РФ №2115587, 2000).
2
2O5
) –
По экономическим расчётам на организацию установки вакуумной сушки помёта потребуется инвестиций примерно 47,5 млн руб., срок окупаемости которых составит около
13 лет. Очень дорогая себестоимость органических удобрений
1640 руб./ т при норме внесения 10 т/га посевной площади, делает
их неконкурентными по сравнению с минеральными удобрениями. Несмотря
на положительные экологические преимущества,
данная технология не получила распространения на птицефабриках в основном из-за отсутствия фиансовых средств.
2. Разработан способ обработки птичьего помета (Пат РФ
№ 2114093, 1998) путем предварительного отделения от него
жидкости отстаиванием до влажности массы 80–85%, прессованием до влажности 30–39% и дальнейшего одновременной сушкой
и гранулирования твердого остатка до
влажности 0,84–0,89% в
кипящем слое при подаче теплоносителя в сушилку с температурой 300–350 °С. В полученном продукте содержание питательных веществ составляет, %: азот аммонийный – 0,35; азот общий –
10,5–10,9; фосфор (на P
) – 1,49–1,54; калий (на К2О) – 3,75, про-
2O5
теин 35–38. Однако такое удобре-ние имеет относительно низкие
показатели по содержанию питательных веществ и его возможно
применять только в смеси с другими минеральными удобрениями,
содержащими более высокое количество питательных веществ.
3. Предложен способ получения органо-минерального удобрения, содержащего влажный куриный помет, кальциевые соли
азотсодержащих органических кислот и гидрат
оксида кальция
117
путем добавления к 10 весовым частям птичьего помета от 5 до
10 весовых частей негашеной извести (Пат РФ № 2191764, 2002).
Такой метод применять возможно только при наличии в регионе
в больших объемах негашеной извести.
4. Предлагается способ получения полного комплексного
органо-минерального удобрения, состоящего из органического удобрения, минерального NPK удобрения и природного цеолитсодержащего компонента
, в качестве которого применяют
природный цеолитсодержащий трепел, включающий макро- и
микроэлементы, кальций и магний – раскислители почв, цеолиты-адсорбенты в следующем соотношении: минеральный компонент NPK; органический компонент торф; природный цеолитсодержащий трепел 1,7–1,5: 0,65–0,75 (Пат РФ№ 2223250, 2004).
В результате применения такого состава сырья получают комплексное удобрение со следующим содержанием питательных
веществ, %: азот 6,5–8,
фосфор 8–10,5, калий 8,5–11, кальций
4–5, магний 0,4–0,5, органическое вещество – торф с гуминовыми соединениями 20–25, цеолиты-адсорбенты 6–7, микроэлементы, мг/кг: марганец 100–125, бор 1,5–2, медь 100–110, цинк 4–5,
кобальт 0,1–0,2, молибден 0,5–0,6. В связи с применение для получения комплексного удобрения дефицитные виды сырья такой
способ пока применять неэкономично.
5. Предлагается также способ получения минерального
удобрения на основе куриного помета
и карбанатно-глинистокремнисто-цеолитовой породы, сущность которого заключается
в следующем:
1. Органо-минеральное удобрение, содержащее смесь куриного помета и минерального удобрения, в качестве которого
применяется карбанатно-глинисто-кремнисто-цеолитовая порода, измельченная и просушенная при температуре 100–200 °С
в течение 0,5–1,5 ч, и куриный помет влажностью 60–75%, при
этом карбанатно-глинисто-кремнисто
-цеолитовая порода смеша-
на с куриным пометом в соотношении, равном 1–3:1–2.
2. Органо-минеральное удобрение, содержащее смесь куриного помета и минерального удобрения, в качестве которого
берется глауконитовая порода, содержащая соединения СаО и
MgO в соотношении, соответственно равном 13,4 и 2,4 %, измельченная и просушенная при температуре 100-200°С в течение
118
0,5-1,5 ч, куриный помет влажностью60-75%, при этом они смешиваются в соотношении, равном 1-3: 1-2.
3. Органо-минеральное удобрение, содержащее смесь кури-
ного помета и минерального удобрения, в качестве которого применяется карбанатно-глинисто-кремнисто-цеолитовая и глауконитовая породы, измельченные и просушенные при температуре
100–200 °С в течение 0,5–1,5 ч, и куриный помет влажностью
60–75%, при этом глауконитовая и карбонатно-глинисто-крем-
нисто-цеолитовая породы смешаны с куриным пометом в соотношении, соответственно равном 1–2:1–2:1:3., размер частиц
которых должен быть не более 2 мм ( Пат. РФ №2351576, 2006).
Однако положительная эффективность получения указанных органоминеральных удобрений на основе куриного помета
и перечисленных природных видов сырья достигается только
при
размере их частиц до 2 мм.
2. 5. Перспективные методы переработки птичьего по-
мета. Из приведенных выше технологий переработки птичьего
помета видно, что наиболее эффективными являются технологии, в которых переработка птичьего помета ведется, во-первых,
без большого расхода энергии, во-вторых, при использовании
дешевого и доступного сырья и особенно отходов производств,
в-третьих, при использовании высокопроизводительного оборудования, в-четвертых, когда под производственным оборудованием, сырьем и готовыми удобрениями занимаются небольшие площади, и в-пятых, когда получаются удобрения высокого
качества.
Учитывая все это, в Челябинской области для переработки
как свежего, так и накопившихся на территориях птицефабрик
куриного помета большинство приведенных выше
положений
разрешимы. Во-первых, в области имеется крупное месторождение глауконита, огромные объемы отходов торфа, бурого угля,
извести, древесины и отходов сельского хозяйства. Во-вторых,
при птицефабриках имеются неиспользуемые территории, которые можно использовать для подготовки сырья и переработки
куриного помета.
В-третьих, на промышленных предприятиях области име-
ется большой
опыт применения высокопроизводительного обо-
119
рудования для измельчения, классификации и термической обработки различных видов сырья. В-четвертых, в области имеются
высококвалифицированные научные и инженерные специалисты, которые успешно занимаются разработкой новых высокоэффективных технологий по переработке куриного помета и
отходов различных производств.
4.5. Использование отходов производства для изготовления
удобрений
4.5.1. Калийсодержащие удобрения из отходов произ-
водств
В Челябинской области добываются значительные объемы
нерудных видов сырья, в том числе каолина мокрым способом,
суспензии которого содержат до 2,4% оксида калия. При длительном хранении суспензии на отрытом пространстве, занимающем площадь 70 га, в суспензии повышается содержание оксида калия до 15–20%. Такую суспензию возможно использовать
для получения калийсодержащего удобрения путем отделения
от нее фильтрацией или отстаивания песка. После отделения
песка наиболее рационально фильтрат обрабатывать серной кислотой и полученную суспензию подвергают сушке в распылительной сушилке. При обработке суспензии серной кислотой
протекает приведенная ниже реакция (1):
К
О +Н2 SO4 -= К2 SO4 +Н2О. ( 1 )
2
Получаемый таким методом продукт содержит до 30–40%
сульфата калия и может быть использован как удобрение [178].
Для переработки такой суспензии возможно применять следующие оборудование, технологическая схема процесса которого приведена на рис. 4.1.
При получении на ферросплавном производстве ферромарганца образуется тонкодисперсная пыль, содержащая 20–24% МnО
36–38% К
О и 7–8% Nа2О. Из такой пыли также возможно получать
2
;
2
калийсодержащее удобрение путем промывки пыли водой, отделения от суспензии фильтрацией оксид марганца, фильтрат, содержащий оксиды калия и натрия, обработать серной кислотой, получаемую суспензию подвергать сушке в распылительной сушилке, а
120
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]