Группа научных сотрудников из головных научно-исследовательских институтов России (ВНИПТИОУ, ВНИПТИХИМ, ВИМ, ВИУА и др.) под руководством В.П. Лысенко разработала комплексную систему утилизации помета, которая включает технологические и технические решения, отличающиеся тем, что все работы (технологические операции) по подготовке помета к утилизации, сам процесс аэробной твердофазной ферментации и использование полученных удобрений объединены в одну поточную промышленно-производственную линию, в которой все работы выполняются в определенной последовательности и тесно взаимосвязаны с функционированием производственных процессов птицеводческих хозяйств.
Для реализации предложенной технологии необходимо выполнение подготовительных работ:
Создание условий, позволяющих обеспечивать поступление из птичников помета с постоянными физико-механическими характеристиками и химическим составом; то есть, в начале проведение подготовительных работ, выполнение которых поможет исключить поступление в помет различных видов стоков (излишков воды из систем поения, жидкости от мойки помещений, атмосферных осадков, грунтовых и поверхностных вод и др.).
Производство компостов должно предусматривать максимальное использование местных ресурсов и применение таких средств механизации, которые включали бы использование как мобильных, так и стационарных машин, оборудования и механизмов, выпускаемых отечественной промышленностью.
Подготовительные мероприятия включают выполнение комплекса работ, объемы которых могут зависеть от многих факторов: используемых систем поения в птичниках, конструкций скребков для удаления помета из клеточных батарей, способов погрузки помета в мобильные транспортные средства; количества, возраста и вида птицы, ярусности клеточных батарей и принятой организации труда на конкретной птицефабрике.
Для определения последовательности выполнения работ, вначале проводится инвентаризация всех птичников, затем их детальный анализ по результатам обследования (см. таблицу 6.8).
После этого составляют план работ и подсчитывают основные затраты материально-технических и финансовых средств по частичной реконструкции каждого помещения. Учитывая, что птичники будут реконструироваться в определенной очередности, то подготовительные работы следует начинать с помещений, в которых содержатся цыплята-бройлеры, молодняк, родительское стадо, затем приступают к реконструкции помещений для промышленного стада.
Приоритетная технологическая схема после реконструкции систем поения, удаления и выгрузки помета из птичников приведена на рис.6. 1, 6.2, 6.3 и 6.6а.
Первый этап работ на птицефабрике можно считать законченным, если от всех птичников в зону переработки будет поступать птичий помет, который по своим характеристикам соответствует требованиям ТУ 9849–008–00008064–95 «Помет птичий для удобрения и приготовления компостов».
Практический опыт работы отдельных птицефабрик России показал, что получение удобрений на основе птичьего помета является рентабельным производством, позволяющим поставщикам удобрений иметь заметный дополнительный источник дохода от реализации так называемой новой побочной продукции, а потребителям – растениеводческим хозяйствам –
6.8. Перечень основных исходных данных для определения объемов работ
по реконструкции птичников
| Общее поголовье, тыс. голов ___________ в том числе молодняка __________________ |
| Количество птичников, оборудованных поилками: чашечными _________________________ ниппельными _______________________ желобковыми ________________________ |
| Системами удаления помета: сбор помета ___________________ (яма, тележка) сбор помета _____________________ (яма, тележка) сбор помета _____________________ (яма, тележка) |
| Количество птичников с напольным содержанием птицы _______________________ |
| Количество птицемест в птичниках, тыс. голов: молодняк __________________ родительское стадо _______________ промышленное стадо ________________ |
| Суточное поступление помета, тонн _____________ |
| Влажность помета, поступающего из птичников, % __________________________ |
получать большую прибыль от повышения урожая картофеля, овощей, плодов, ягод при внесении пометных компостом.
На многих птицефабриках складывается сложная ситуация не только по вопросам утилизации отходов, но и по кормлению, содержанию и выращиванию птицы, тем не менее задачу по переработке помета даже в таких сложных условиях можно решить с минимальными затратами средств и труда.
Для этого необходимо в начале определить наличие у соседних производств малоликвидных отходов, это могут быть: древесные опилки, лигнин, солома, костра, терриконы закрытых или действующих шахт; золоотвалы ГРЭС, работающих на твердом топливе; отвалы обогатительных фабрик и металлургических заводов. После проведения необходимого анализа имеющихся местных сырьевых ресурсов, появляется возможность сделать выбор и провести расчет потребности в комплектах основного и вспомогательного оборудования для получения удобрений на основе птичьего помета. Суммарная мощность производства по их выпуску может лимитироваться количеством суточного поступления помета от производственных зон конкретной птицефабрики.
Самая простейшая и доступная технология получения удобрений как для птицефабрик, так и для соседних растениеводческих хозяйств, тепличных комбинатов, оранжерей и других потребителей включает выполнение в определенной последовательности следующих операций:
Подбор площадки для компостирования.
Доставка компонентов.
Распределение компонентов по площадке.
Смешивание.
Формирование компостных буртов.
С учетом принятых севооборотов, объемных количеств удобрений, которые планируется внести в почву, вблизи птицефабрик и теплиц (на возвышенных участках) проводят выбор площадки 20×40 или 30×30 м.
Мобильными транспортными средствами – автосамосвалами или тракторными тележками на площадку в необходимых количествах доставляют влагопоглощающий компонент (например, древесные опилки), который бульдозером или погрузчиком-экскаватором ПЭ-Ф-IА (можно использовать ПГ-0,2 А) разравнивают по поверхности площадки так, чтобы толщина слоя компонента составляла 30–40 см. Затем от птичников или из хранилищ на слой компонента также в необходимых количествах сгружают и разравнивают помет, образуя уже второй слой (20–30 см).
Следующая операция – смешивание двух компонентов. Эта работа может быть выполнена несколькими проходами по площадке агрегатом, состоящим из трактора (класса 1,4 или 3 т) и двухсекционного дискового лущильника ЛДГ-15А (можно использовать ЛДГ – 10А, ЛДГ – 5А, борону дисковую БД – 10А, борону дисковую тяжелую БДТ – 10), установив угол атаки 24–30°. Полученную смешанную массу штабелируют у края поля, закрывают сверху слоем влагопоглощающего компонента и оставляют для созревания. Сроки естественного созревания массы зависят от периода года: в холодный – 4–6 месяцев, в теплый – 1,5–3 месяца. Размеры штабеля могут быть различными по площади основания, но высотой – не более 3 м. После созревания компост можно вносить в почву.
Технология не требует больших затрат, так как в ней до минимума сокращены расходы на выполнение транспортных работ. Она успешно применяется на многих птицефабриках Белоруссии.
Технология получения удобрения «БИОНЕКС»
Представленные выше технологические приемы и способы получения органических удобрений путем аэробной твердофазной ферментации имеют один существенный недостаток: они не сбалансированы по макро- и микроэлементам. Следовательно, потенциальные ресурсы использования питательных элементов полученных удобрений составляют не более 40 %. Поэтому в почву необходимо дополнительное внесение таких важных микроэлементов как: марганец, никель, железо, магний, которые усиливают активность биохимических процессов, протекающих в растениях. Действие их многообразное: они предохраняют растения от болезней, усиливают процессы оплодотворения, плодоношения, плодообразования и освоения питательных веществ, участвующих в передвижении углеводов. Обогащение органических удобрений медью и марганцем позволяет создать благоприятные условия для синтеза витамина С, а обогащение углеводами помогает в усвоении растительного азота. Добавление цинка в компост может оказать большое влияние на скорость окислительных процессов в растениях, положительно повлиять на содержание витаминов С и Р, стимулировать образование у растений ростовых веществ (ауксинов). Внесение указанных микроэлементов в почву практически невозможно из-за отсутствия соответствующих технологий и средств механизации.
Учитывая вышеизложенное, Н.М. Дятлова и З.И. Царева предложили технологию, позволяющую получать экологически чистое органоминеральное бактериальное сбалансированное по макро- и микроэлементам удобрение «Бионекс». Оно сочетает в себе свойства органических и минеральных удобрений, причем содержит необходимые количества микроэлементов в усваиваемой растениями форме.
За счет достижения стабилизации процесса аэробной ферментации учеными удалось увеличить объем одноразовой загрузки органической смеси в ферментер до 180 м3 (по сравнению с применяемыми 50 м3)и сократить общую экспозицию мезофильных и термофильных периодов до 4–5 суток.
Как показали результаты исследований, «Бионекс» способствует:
восстановлению плодородия земель – за счет активности почвенных бактерий;
формированию гумуса почвы и повышению урожайности на 30–40%;
снижению заболеваемости растений и предотвращению потерь от их вредителей;
устойчивости к влиянию атмосферных явлений;
ускорению образования плодов и их дозревания;
увеличению сроков хранения сельскохозяйственной продукции.
«Бионекс» не содержит семян сорной растительности, гельминтофауны, патогенной микрофлоры, пестицидов, гербицидов, антибиотиков, вредных химических веществ. Благодаря своей 100 %-ной биологической чистоте, он действует особенно мягко и регулирует потребность в нем растения. Опасность перекормки или «сгорания» не существует даже при применении больших доз. Норма внесения «Бионекса» с учетом вида почв составляет 3–5 т/га. Эффект действия – 2–3 года.
Аналитические расчеты показали, что качество действия на урожай 2 тонн «Бионекса» эквивалентно 10–15 тоннам навоза крупного рогатого скота или 4–5 тоннам помета птицы 75%-ной влажности без подстилки.
Технология получения «Бионекса» включает в себя использование тепла экзотермических реакций, протекающих при окислении соответствующих компонентов смеси из птичьего помета и одного или нескольких углеводородных субстратов (солома, древесные опилки, торф, костра и др., которые катализируются комплексонатами в процессе биоферментации).
Эффективность и динамика процесса зависят от количественного роста аэробных, термофильных бактерий и реакции окисления. Поэтому в практике промышленного птицеводства в смеси используется «птичий помет + углеводородный субстрат» и биологически активные комплексоны в количествах, соответствующих содержанию в помете микроэлементов и комплексонатов металлов, сбалансированных по основным микроэлементам: медь, железо, кобальт, марганец, молибден, магний, кальций, цинк. Причем, производство комплексонатов может быть организовано в соседнем подсобном помещении основного производственного цеха.
Внесенный комплексон переводит все микроэлементы в усваиваемую растениями биологически активную форму, кроме того, он подавляет всю вирусную флору и активизирует процесс размножения аэробных, термофильных бактерий, ускоряя процесс ферментации.
Полученный продукт содержит (в % на сухое вещество): азота – 4,5–5,5; фосфора – 4–5; калия – до 2; рН – 6,5–7,5; а также необходимое для нормального развития микроорганизмов и растений количество микроэлементов в хорошо усваиваемой хелатной форме. Содержание микро- и макроэлементов может быть изменено с учетом заданных требований в зависимости от вида растений, для которых предназначено удобрение.
Узловым агрегатом в технологии производства удобрений на пометной основе является ферментер, который может быть блочным, панельным или кирпичным. В нижней части устанавливается система воздухораспределения, в верхней – вытяжная вентиляция. Сущность технологии заключается в создании благоприятных условий для развития аэробных термофильных бактерий, которые в результате своей жизнедеятельности перерабатывают органо-минеральную смесь в удобрение.
Данные по технологии производства «Бионекса» представлены в таблице6. 9.
6.9. Основные данные по технологии производства «Бионекса»
| Показатель | Величины |
| Производство удобрений, тыс. тонн в год | 19,2 |
| Количество ферментеров, ед. | |
| Энергозатраты, кВт. ч/т | 4,9 |
| Капитальные вложения, тыс. у.е. | 10–12,0 |
| Численность работающих, чел. | |
| Окупаемость затрат, мес. | |
| Сроки проектирования и строительства, мес. |
Технология получения «Бионекса» внедрена на птицефабрике «Ногинская» (Московская область).
Производство суперкомпоста «ПИКСА»
В объединении предприятий-производителей экологически чистых и высокоэффективных удобрений ОАО ВНИИКОМЖ, ВИУА, ЦИНАО, ВНИТИП, ГосНИИСинтезбелок разработана универсальная технология промышленной переработки органических отходов, в больших объемах поступающих от животноводческих ферм, свиноводческих комплексов, крупных птицефабрик, деревообрабатывающих комбинатов и других производств народного хозяйства.
Одна технологическая линия позволяет из отходов ежегодно получать в год не менее 10 тыс. тонн ценнейших удобрений.
Фрагмент технологической линии успешно работает в ЗАО «Хотьковское», и на птицефабрике Томилинская (Московская область) заканчивается строительство цеха по производству органических удобрений. На рисунке 6.15 представлена технологическая схема размещения основного производственного оборудования этого цеха.
Технология переработки органических отходов включает выполнение в определенной последовательности следующих операций: органические компоненты (птичий помет, торф, древесные опилки, солома, лигнин и др.) загружаются через систему накопителей и транспортеров в смеситель 6, затем тщательно перемешенная масса загружается транспортерами в один из свободных ферментеров (10–установка компостирования). После аэробной твердофазной ферментации органическое удобрение через нижние люки выгружается на транспортер 11 и направляется в смеситель 14, в котором смешивается с минеральными добавками, крупные фракции в сите отделяются 19. Готовая продукция накапливается в бункере 20, затем готовое удобрение расфасовывается и отправляется на склад.
Следует особо отметить, что данная технология имеет законченное решение проблемы переработки органических отходов, так как все ее операции (начиная с использования органического сырья и заканчивая готовой продукцией) прошли многократные исследования в головных научно-исследовательских институтах сельского хозяйства (ВИУА, ЦИНАО и др.); технология одобрена Госхимкомиссией РФ 26 марта 1999 г. № 26–816(8472.8494.5334.8511)-0197–1. Готовая продукция большими оптовыми партиями поступает в розничную торговлю многих областей России.
В таблице 6.10 представлены данные по технологии производства суперкомпоста «Пикса»
6.10. Отдельные показатели технологической линии
| Показатель | Величины |
| Производительность (готовая продукция), м3/сутки | 0,25–10 |
| Влажность удобрения, % | 45–65 |
| Установленная мощность, кВт | 4,4–30,0 |
| Удельный расход энергии, кВт. ч/т | 0,8–4,0 |
| Рабочий объем ферментера, м3 | 3–48 |
| Масса комплекта оборудования, т | 0,5–11,3 |
| Срок окупаемости кап. вложений, мес. | 3–12 |
Мелкоделяночные и полевые опыта ВИУА, а также многочисленные отзывы о положительном действии использования удобрения суперкомпоста «Пикса» на газоны и на цветочные культуры, подтверждают перспективность широкомасштабного внедрения этой технологии на птицефабриках.
Технология получения жидких удобрений «БИОУД»
Учитывая специфику производственного процесса функционирования птицефабрик, приходится принимать во внимание, что в производственных цехах (птичниках) после высадки птицы проводится мойка помещений. Сточные воды (после мойки) содержат высокую концетрацию органических веществ и после соответствующей переработки могут успешно применяться в качестве жидких органических удобрений, которые пользуются у земледельцев, особенно владельцев приусадебных участков, большим спросом.
В современной научной классификации процессы анаэробного сбраживания (гниения без доступа воздуха) с образованием горючих газов получили название «метаногенерации» или «метанового брожения», так как горючий газ –
метан, наряду с органическими удобрениями, является одним из основных продуктов брожения. Ценным сырьем для таких процессов могут служить жидкие пометные стоки, поступающие из птичников, если для удаления помета используется так называемый способ гидросмыва. Однако птицеводам следует помнить, что к гидросмыву следует прибегать в самых крайних случаях.
Метановое брожение – это сложный и многостадийный процесс, осуществляемый специфическими группами анаэробных бактерий, широко распространенный в природе и протекающий при температуре от +10 до +56°С. Однако биотехнологи выделяют три четко выраженных температурных диапазона: 10–15°С – психрофильный процесс; 25–35°С – мезофильный процесс; 52…56°С – термофильный процесс. При термофильных условиях имеет место наивысшая скорость распада органических веществ и образования биогаза (смесь метана – 55–75 % и углекислого газа – 25–45 %).
Более того, как показали многочисленные отечественные и зарубежные исследования, только при термофильном метановом брожении происходит полное уничтожение патогенной микрофлоры, яиц гельминтов и семян сорной растительности. Термофильный процесс, безусловно, требует дополнительных затрат электроэнергии на поддержание высокой температуры, что менее выгодно с позиций теплоэнергозатрат. Но исследования последних двух десятилетий показали, что такие затраты с большим превышением окупаются получением высокоэффективных жидких органических удобрений. Это объясняется большим содержанием в удобрении активных ростостимулирующих соединений класса ауксионов. Они синтезируются в точках роста любого растения. Впервые их образование было обнаружено при термофильном метановом брожении органических отходов. Именно наличием стимуляторов роста, в том числе и ауксионов, объясняется высокая эффективность жидких органических удобрений.
БИУД – один из новых видов такого удобрения. Технология его получения разработана производственной фирмой «Эко-Агти» (г. Королев, Московская обл.) и успешно применяется в совхозе «Зеленоградский» (Московская обл.).
Общая технологическая схема размещения основного оборудования представлена на рис. 6.16 и 6.17.
Концентрированные жидкие органические отходы (сырье) загружаются в емкость 3, перемешиваются и насосом 6 перекачиваются в следующую емкость, в которой для подогрева жидкой массы установлен теновый подогреватель-спираль из медной трубы 2. При подогреве жидкой органической массы в этой емкости происходит метановое брожение, сопровождающееся обильным выделением метана, который направляется в емкость выхлопа 18, а органическая масса (закваска), распределяется в следующие (в третью и резервную четвертую емкости, в которых происходит разбавление закваски до заданной концентрации путем смешивания со сточной жидкостью (бытовые или производственные стоки птицефабрики).
|
Для ускорения процесса сбраживания в емкостях 3 и 4 предусмотрены также теновые подогреватели. После заполнения емкостей и подогрева жидкой органической массы через 3–4 часа начинается процесс интенсивного метанового брожения, который продолжается в течение последующих 15–24 часов и затем постепенно прекращается.
Метан, накапливаемый в емкости 18, после соответствующей очистки может быть использован на технологические нужды, а получаемое жидкое органическое удобрение направляется в следующую накопительную емкость, из которой через разливочный вентиль 11 и далее через дозировочное устройство 12 разливается в канистры 14 и отправляется на склад готовой продукции. Особо следует заметить, что все процессы получения жидких удобрений автоматизированы.
Основные технико-экономические показатели действующей установки МБГУ-15:
объем выпускаемой продукции – 27–30 м3 в месяц;
отпускная цена с предприятия – 3 руб./литр;
рентабельность производства – 30–35 %;
обслуживающий персонал – 3 чел.;
производственная площадь – 50 м2;
месячная потребность птичьего помета – 4–5 тонн; навоза – 13–15 т;
суточный выход биогаза – 25 м3;
получение удобрения – 2 м3/сутки;
энергетическая мощность оборудования – 25 кВт;
срок окупаемости финансовых затрат – 2 года.
