Способы утилизации отходов (классификация) Вывоз на поля Компостирование Переработка навоза и помета на корма Биоэнергетические способы утилизации отходов Новые технологии утилизации Вермикультура Рыбоводно-биологические пруды

Переработка отходов животноводства и птицеводства

https://www.waste.ru

Опубликовано 23-06-2004

Отходы промышленного животноводства и особенно птицеводства сильно загрязняют окружающую среду. Во многих странах действуют общегосударственные и региональные программы по уменьшению отрицательного давления этих отходов на экологию.

В. Лысенко (ВНИТИП) считает, что птицефабрика на 400 тыс. несушек получает в год такое количество помета, что при разложении его выделяется около 700 т биогаза, в том числе 450 т метана (65%), 208 т углекислого газа (30%), 35 т водорода, индола, скатола, сероводорода, аммиака и других соединений (5%). Ущерб экосистеме от такого выброса оценивается в 440 млн руб., поэтому как никогда актуален поиск альтернативных методов утилизации отходов и сегодня предложены следующие способы: вывоз на поля нативного помета, навоза или стоков, компостирование, переработка навоза и помета на корм, применение биоэнергетических методов и новых технологий утилизации помета, создание рыбоводно-биологических прудов и др.

Вывоз на поля

В старину, при экстенсивном ведении хозяйства, коров с небольшими удоями содержали прежде всего для получения навоза. Концентрация скота на единицу земельных угодий была очень низкой. Навоз накапливали около фермы или вывозили на поля, где он постепенно превращался в перегной.

Сегодня при таком способе внесения возникает ряд проблем. Во-первых, перевозка громадного количества стоков (содержание сухого вещества 2-5%) требует немалых средств, во-вторых, почва, подземные и поверхностные воды заражаются инвазионными, инфекционными и токсическими элементами, в)третьих, это ведет к накоплению нитратов, меди и цинка в зерне, траве и водных источниках. В связи с этим в некоторых штатах США, например, запретили применение нативного птичьего помета в качестве удобрения.

Компостирование

Этот метод требует специальных площадок, техники и большого количества торфа, соломы и других материалов, снижающих содержание влаги. При соблюдении технологии получают биогумус хорошего качества, однако до 30-40% питательных веществ теряется в виде газов.

Основные способы компостирования можно рассмотреть на примере куриного помета.

На площадку насыпают крошку торфа слоем 30-40 см (используют погрузчики, тракторные прицепы, разбрасыватели, автосамосвалы), поверх нее - помет (при влажности помета 75% и торфа 65% соотношение 1:1). Затем все перемешивают и с помощью бульдозера формируют бурт. Ширина компостного бурта - 3-4 м, высота - 2, длина - не менее 6-8 м. Сверху бурт укрывают торфом. В холодное время года компост хранят в течение двух, в теплое - одного месяца.

Смеситель СА)100 для приготовления компостов разработан Украинским НИИМиЭ сельского хозяйства. Технология предусматривает цикличное смешивание на наклонной плоскости бурта торфа с полужидким пометом, что обеспечивает равномерный биотермический процесс. Этот способ позволяет в 2-3 раза уменьшить сроки компостирования, надежно обеззаразить удобрение и максимально снизить активность семян сорняков.

Для получения по американской технологии препарата Фермвей в кирпичное здание загружают предварительно приготовленную на площадке с твердым покрытием торфопометную смесь (1:1). После загрузки массу специально обдувают, что вызывает бурное развитие термомезофильных бактерий. Процесс длится 5-7 дней.

Для улучшения товарных качеств продукта его дорабатывают на дезинтеграторе, дозаторе, стерилизаторе-обезвоживателе, грануляторе. В технологической линии есть приборы контроля температуры, влажности и содержания кислорода в воздушной среде аэрации. Фермвей используют в США как органическое удобрение, подстилку для животных и птицы, а также включают в рационы бычков на откорме.

Ускоряют переработку помета штаммы бактерий или грибков под общим названием "эффективные микроорганизмы".

В личных и приусадебных хозяйствах большим спросом пользуется высушенный куриный помет (пудрет). Стоимость полукилограммовых пакетов достигает 18 руб.

Удельная масса помета обратно пропорциональна содержанию сухого вещества. В клетках помет более влажный.

Помет в качестве корма

Поскольку около 40% питательных веществ корма не переваривается и выделяется с пометом, возникла идея использовать его для кормления животных и птицы. При высоких температурах куриный помет обеззараживали, удаляли из него перо, пух и семена сорняков. Полученный продукт, содержащий 20-30% сырого протеина, в смеси с комбикормом давали бычкам. При замене 33 и 50% концентратов пудретом получали суточные привесы 870-896 г.

В Англии птичий помет ферментируют, обрабатывают муравьиной кислотой и с добавками мелассы скармливают бычкам. У фирмы "ДеЛаваль" есть более 30 вариантов биологического обеззараживания навоза. По одной из технологий навоз направляют скребками и транспортером в центрифугу, где до 95% взвешенных частиц отделяют от влаги. Твердую фракцию с 36% сухого вещества выдерживают 3 месяца в специальном хранилище, потом гранулируют и дают скоту вместе с силосом.

Применяют навоз для приготовления специальных силосов - вестлажа и навосажа. В США, например, делают следующие смеси: 57% коровьего навоза и 43% сена; 42% дробленой кукурузы, 12% кукурузного силоса и 40% свиного навоза. При откорме бычков используют около 0,5 млн т мочевины, которую частично заменяют птичьим пометом как в чистом виде, так и с опилками. Овцы и козы охотно поедают вестлаж из 40% навоза крупного рогатого скота, 12% сенной резки и 12% дробленой кукурузы. Жидкую фракцию навоза в аэротенках микробиологическим методом превращают в белок одноклеточных, который оседает в виде активного ила.

В Молдавии свиной навоз влажностью 80-85% подвергали кислотному гидролизу. Твердая фракция (лигнин) шла на удобрение, а жидкая - для получения кормовых дрожжей. Технология их культивирования несложная, но культуральная жидкость содержит большое количество хлоридов и сульфатов, от которых трудно избавиться. Гидробаротермический метод требует больших энергетических затрат и дорогостоящего оборудования из нержавеющей стали, и это делает его нерентабельным.

В Канаде для подготовки к скармливанию навоз предварительно смешивают с соломой, потом засевают спорами грибов. В результате получают высокобелковый корм, пригодный в пищу не только жвачным, но и моногастричным животным. В последнее время, чтобы уменьшить выделение азота и фосфора, применяют ферменты, повышающие переваримость и усвоение питательных веществ.

Добавка фермента с фитазой на каждые 100 кг сухого вещества дает дополнительно 2,85 кг питательных веществ, 2,81 кг сырого протеина и на 1000 ккал - 14,6 ккал, соответственно снижая их поступление во внешнюю среду.

В Европе, чтобы сократить выделение аммиака, азота и фосфора и улучшить переваримость кормов, используют кристаллические аминокислоты. При более тщательном расчете рационов по доступным и синтетическим аминокислотам можно на откорме свиней убавить долю сырого протеина в комбикорме с 17,6 до 14,5%. При выращивании подсвинков с 25 до 55 кг было сэкономлено 2,2 кг сырого протеина на каждом поросенке и на 350 уменьшено количество выделяемого аммиака. Рост качества кормов и замена антибиотиков, например маннонолигосахарозой, также повышает переваримость кормов и усвояемость аминокислот.

Добавка в корм экстракта из юкки (де-одоразы) увеличивает привесы свиней на 9,4%. Подобные результаты бы ли получены и на несушках.

Биоэнергетическиеметоды утилизации

Такие методы решают сразу несколько задач: сбора и переработки отходов птицефабрик с улавливанием и нейтрализацией вредоносных биогазов, получение экологически чистых удобрений, а также метана для мини-ТЭЦ, газообразного топлива для автотракторной техники, обеспечения работы бесфреонового охладителя, производства "сухого" льда, соды и т.д.

В Европе в 1998 г. Насчитывалось более 800 (в том числе 24 крупных) биоэнергетических установок, работающих на навозе и помете. В Китае, Индии и других странах Азии их свыше 3 млн.

Применение технологии сдерживается из)за отсутствия инвестиций, а так же базовых конструкций.

Новые технологии

В Англии и США отходы птицеводства, в том числе и подстилку, используют в качестве экологически чистого топлива для обогрева помещений и получения электричества.

С целью защиты окружающей среды, особенно водоемов, от избыточного азота, фосфора и калия в некоторых штатах США запретили удобрять почвы птичьим пометом. В связи с этим предложен способ превращения его активированный уголь, применяемый в качестве адсорбента для очистки воды в фермерских хозяйствах, особенно в районах с неблагоприятной экологией.

В американских штатах с наибольшей концентрацией птицы (Мэриленд, Делавэр и Вирджиния) в 2001 г. в 600 птичниках было выращено около 540 млн бройлеров, от которых получено примерно 0,5-1,2 млн подстилки. Почти 95 тыс. т ее было переработано в топливные пеллеты, что значительно снизило в них влажность и уничтожило различные патогены, например сальмонеллу и Е. coli. Отходящие газы разрушаются при температуре около 900 °С.

Технология термический деполимеризации (TDP) позволяет из углеводородных и органических отходов животноводства получать газообразное, жидкое и твердое топливо, некоторые химикаты и удобрения. Так можно утилизировать остатки кормов, помет, навоз, подстилку, стоки и павших животных и птицу. Первая стадия проходит при 250-350 °С, вторая - при 500-700 °С. Пилотная установка TDP производительностью 7 т/день была пущена в США в 1999 г., коммерческая на 40 т/день - в 2002 г. Получаемые масла аналогичны дизельному топливу с 8-20 углеродными атомами, насыщенными и ненасыщенными жирными кислотами с 16-18 углеродными атомами. Твердые удобрения подобны апатитам, жидкие содержат 25-28% сульфата аммония.

В штате Вирджиния 65 тыс. т помета с подстилкой превращают в пеллетированные туки под торговой маркой "Гармони". Это прекрасное удобрение, в котором снижена подвижность азота и изменено в лучшую сторону соотношение N:P.

Отечественной фирмой "Корина" разработана баротермовзрывная технология переработки помета. По мнению авторов разработки, это положительно повлияет на окружающую среду, даст возможность получать органоминеральные премиксы и кормовые добавки. Однако необходимы устранение шумовых эффектов при выстреле кавитационных пушек и исследование безвредности соединений при разложении дурнопахнущих веществ.

Вермикультура

Использование калифорнийского или иной селекции червя (например, старателя" в России) получило широкое распространение в США, Канаде, Англии, Японии, Италии. При этом преследуется три цели: утилизация отходов, получение кормового белка и повышение плодородия почвы.

Биомаса червей - отличный белковый корм для птицы и свиней, способный, однако, аккумулировать соли тяжелых металлов, действуя как биологический "насос". Есть предложение использовать биомассу для приготовления микробиологических сред.

Некоторые ученые Китая и Японии считают биомассу червей пригодной для питания людей.

Рыбоводно-биологические пруды

Все более острой становится проблема чистой воды (рек, озер, подземных источников). Естественная система самоочистки, под которой подразумевается включение загрязняющих компонентов в общий круговорот веществ с выводом их в виде полезной продукции, не успевает с этим справляться.

Разработанная в ВИЖ четырехкаскадная система рыбоводно-биологических прудов позволяет получать на заключительном этапе очищенную техническую воду и рыбу (с гектара нагульных прудов в 10-20 раз больше полноценно белка, чем с гектара пастбища для от корма скота).

Навозные или пометные стоки направляют в пруды-накопители (первая ступень), выполняющие роль отстойников, твердая фракция из которых применяется в качестве удобрения, жидкая под воздействием специально подобранных микроводорослей зоопланктона проходит первый этап очистки. В следующем пруду различные виды водорослей (хлорелла, спирулина, ряска и т.д.) продолжают очищать стоки и насыщать их кислородом. Во второй половине лета избыток ряски удаляют и добавляют ее в корм животным и птице. Специально подобранный комплекс водорослей и зоопланктона, функционирующих при разных температурах и устойчивых к поеданию друг друга, повышает управляемость системы.

Водоросли второго пруда в третьем (рачковом) служат пищей для зоопланктона (разнообразных насекомых, червей, рачков), поступающего для кормления мальков рыб четвертого пруда. За лето мальки вырастают в 100 раз и достигают 25-30 г, становясь велико лепным рыбопосадочным материалом. При использовании последнего, четвертого, каскада для совместного на гула карпа и толстолобика (первый поедает зоопланктон, второй - растительность) продуктивность может достигать 60-100 ц рыбы с гектара водной поверхности.

Еще больший экономический эффект дает одновременное разведение рыбы и водоплавающей птицы (уток, гусей). Через 2-3 года после эксплуатации прудов и спуска воды на удобренном иловыми отложениями дне получают высокие урожаи сельскохозяйственных культур. Если пруды-накопители капитальные, то последующие три ступени могут создаваться по типу рисовых чеков с применением переносных щитов, шлангов. Биоинженерные сооружения типа биоплато или ботанической площадки высшей водной растительностью, тростником, рогозом или многолетними травами довершают степень очистки.

Для комплекса на 108 тыс. свиней требуется 108 га земли, из них 25 га - под пруды-накопители. Для остальных каскадов пригодны бросовые земли.

Использование личинок мух

Личинки мух, выращенные на органических отходах, обладают потрясающей энергией роста, их масса увеличивается в течение недели в 300-500 раз. Учеными подсчитано, что биомасса от пары мух и их потомства при полной реализации генетического потенциала в конце года составит более 87 т, то есть будет равна весу шести слонов.

ВИЖ совместно с рядом других научных учреждений разработал экологически чистую технологию утилизации нативных органических отходов свиноводства и птицеводства с помощью личинок домашней мухи (Musca do-mestica L.). Через 5-6 суток из 1 т нативного навоза или птичьего помета получают 60-100 кг биомассы личинок мух и 640-700 кг биогумуса. Биомасса личинок комнатной мухи - полноценный белковый корм для свиней, телят, птицы, пушных зверей, рыб. В нем содержится 48-52% протеина, 7-14% жира, 7-10% клетчатки, 7% БЭВ, 11-17% золы, а также биологически активные вещества (витамины, экдизон и т.д.).

Высокая эффективность использования нативных личинок объясняется хорошим усвоением питательных веществ, так как к полостному, мембранному и внутриклеточному механизмам переваримости добавляется так называемый индуцированный аутолиз (совместное переваривание пищи ферментами "хозяина" и "жертвы" в желудочно-кишечном тракте первого).

Из личинок, куколок и самих мух можно получать высококачественный хитин и его производные, в частности хитозан, применяющийся в медицинской, фармацевтической, пищевой и парфюмерной промышленности. Японские и американские ученые считают хитозан полимером будущего. В животноводстве он на 10-15% повышает резистентность поросят к инфекционным заболеваниям, на 20-40 г в сутки увеличивает привесы подсвинков на откорме.

Использование для лечебно-профилактических целей выращенных на комбикорме личинок комнатной мухи и препаратов на их основе освоено в КНР при участии сотрудников ВИЖ. Водка, настоянная на личинках, обладает стимулирующим действием. Косметический крем с добавлением личиночной массы эффективно устраняет морщины, омолаживает кожу. Прошел всестороннюю проверку активный порошок из личинок мух У Гу Чун; он рекомендуется детям и старикам в качестве пищевой добавки, обладающей бактерицидными свойствами, повышающей иммунитет, улучшающей аппетит и жизнедеятельность, восстанавливающей силы, снижающей усталость, усиливающей эффективность лечения после операции.

Биогумус, полученный после переработки экскрементов личинками мух, - высокоэффективное органическое удобрение. Урожайность сельскохозяйственных культур при его применении увеличивается в 1,2-1,5 раза, при этом нематоды и другие вредители погибают.

Установлено действие различных доз биогумуса на микробиологическую активность почв при выращивании яровой пшеницы. Биогумус имеет слабощелочную реакцию (рН 7,4-7,8) при содержании общего азота от 0,84 до 1,22%, фосфора - от 0,69 до 0,99, калия - от 0,9 до 1,17% и подвижного аммония - 232-347 мг/% вещества. В 1 г биогумуса выявлено 378 млн бактерий аммонификаторов и 251 тыс. целлюлозоразлагающих бактерий, которые минерализируют органические вещества. В экспериментах, где использовали биогумус, количество микроорганизмов в почве было значительно выше, чем в контроле. Наибольшее число аммонифицирующих бактерий достигается при внесении 10 т/га биогумуса, при этом нитратов в почве оказалось меньше, чем аммония. По мере роста яровой пшеницы вплоть до уборки урожая в почве возрастает число нитрофицирующих микроорганизмов на участках с биогумусом. Там же отмечена активизация биологической ассимиляции атмосферного азота азотобактером. Содержание целлюлозоразрушающих бактерий в почве увеличивается до фазы кущения яровой пшеницы. Больше всего этих бактерий было на участках с биогумусом.

Внесение биогумуса в почву ускоряет минерализацию фосфорорганических соединений в результате действия специфических микроорганизмов. С увеличением норм с 10 до 30 т/га повышается концентрация фосфороразрушающих бактерий. Содержание фосфорной кислоты в почве зависит от числа микроорганизмов, разлагающих органические и минеральные соединения фосфора.

Использование биогумуса в качестве удобрения влияет на интенсивный рост микрофлоры, ускоряющей накопление подвижных форм питательных веществ, необходимых для повышения урожайности сельскохозяйственных культур.

Разработаны способы стерилизации нативных личинок. Как и на муку из сухих личинок, есть технические условия, разрешение на применение.

Барабанная сушилка с температурой воздушного потока 120-140 °С максимально сохраняет питательную ценность биомассы личинок мух и дает продукт, отвечающий утвержденным ветеринарно-санитарным требованиям к кормам животного происхождения.

Стратегическое сырье

К отходам и прежде всего к помету надо относиться как к ценному стратегическому сырью для восстановления плодородия земель, повышения урожайности культур, получения пищевого (рыбы) и кормового (водоросли, зоопланктон, черви и личинки) белка.

"Эффективные микроорганизмы" ускоряют процесс биологического разложения органических веществ, при котором до 50% их превращается в газы. Это старая система компостирования навоза, только ускоренными темпами. Биогаз удобен для получения биогумуса и горючего при автономном ведении личного хозяйства, но требует капвложений и доработки технологии.

Использование рыболовно-биологических прудов под силу лишь крупным предприятиям. Замкнутая экологическая система незаменима при утилизации жидких отходов: органическое вещество по пищевым цепям живых организмов аккумулируется биомассой водорослей, ракообразных и рыб. Стоки полностью обезвреживаются от органического вещества и патогенных факторов и включаются в повторный "водоворот". Твердая фаза отстойников после биотермического обеззараживания на специальных площадках превращается в биогумус.

При комплексной утилизации твердофазных отходов с использованием личинок экономический эффект максимальный, потому что процесс этот - кратковременный, производство экологически чистое и безотходное, а продукция имеет многостороннее применение.

Лев ЭРНСТ,
академик РАСХН,
Феликс ЗЛОЧЕВСКИЙ, Геннадий ЕРАСТОВ,
кандидаты сельскохозяйственных наук ВИЖ.
"Животноводство России" май 2004 г.

© 2003-2021 Отраслевой портал "Отходы.Ру". При полном или частичном использовании материалов, ссылка на Waste.ru обязательна.