Сучасні технології для переробки та утилізації гнойових та помітних стоків у добрива
При переведенні тваринництва на промислову основу щорічно країни на підприємствах АПК утворюється сотні мільйонів тонн гною та помітної маси. Скупчення гною та посліду, кількість якого часто значно перевищує природний потенціал біодеградації, призводить до серйозного загострення проблеми охорони навколишнього середовища: нітратного та мікробного забруднення ґрунтів, повітря, поверхневих та ґрунтових вод. Мікробне та загальне забруднення в районі розташування таких комплексів у багато разів перевищує природне тло.
Проблема утилізації відходів сільськогосподарського виробництва стоїть дуже гостро, оскільки аграрний сектор займає значне місце в економіці країни і є велика кількість тваринницьких комплексів.
Завдяки використанню нових прогресивних технологій, за останні роки значно збільшилося виробництво тваринницької продукції, що природно збільшує кількість гною та посліду. При цьому в багатьох господарствах використовується відносно нова система видалення гною та посліду – гідрозмив. Результатом її роботи є рідкі гнойові та помітні стоки, які є найбільш екологічно небезпечними, а питання їх очищення, дегельмінтизації та утилізації тільки починає вивчатися.
Основною складністю утилізації рідких стоків є те, що при гідрозмиві гній і послід розбавляється водою, а це збільшує період виживання патогенної мікрофлори більш ніж утричі. Тривалі періоди виживання мікрофлори в рідкому гною, зараженому збудниками захворювань (кишкова паличка, бацила дизентерії, збудники холери і тифу, віруси гепатиту і грипу, сальмонела, цисти Giardia lamblia, Cryptosporidium, і багато ін.), вказують зберігання зберігається потенційна небезпека інфекції.
Причиною забруднення навколишнього середовища рідкими тваринницькими стоками (забруднення грунтів, вод та повітря) є відсутність адаптованих під гідрозмив ефективних очисних споруд та спеціального обладнання. А існуючі каналізаційно-очисні споруди довгі роки не модернізувалися та заповнені до краю. Більшість же господарств взагалі немає спеціальних засобів утилізації рідких стоків. А для великих господарств обсяг рідких стоків, що підлягають утилізації, становить від 100 до 1500 куб.м. на добу.
Ситуація, коли гноєсховища та зливозбірники заповнені на 80-100%, не обладнані майданчики для зберігання гною, території ферм занавожені, є типовою для більшості господарств. Що призводить до забруднення прилеглих річок та озер (в т.ч., що входять до системи водозабору), ґрунтових вод. Ситуація вкрай загострюється під час паводку та зливових дощів, коли рівень річок та ґрунтових вод різко піднімається. Щовесни разом з талою водою в річки потрапляють тонни відходів тваринної життєдіяльності.
В даний час утилізація тваринницьких стоків здійснюється на основі безнадійно застарілих методів: відстоювання в не захищених від опадів і ґрунтових вод лагунах і вивезення або перекачування на поля стоків в чистому. вигляді. І то ці методи використовуються лише обмеженою кількістю господарств через відсутність посівних площ, високу вартість енергоносіїв, відсутність спеціальних транспортних систем та інших проблем. Більшість господарств здійснюють злив стоків у водоймища, яри, котловани, лагуни, каналізацію водоканалу, що також призводить до перелічених вище наслідків. Але навіть вивезення тваринницьких стоків на поля в <чистому> Приводить до не менш значимих екологічних проблем, а саме до внесення в ґрунт великої кількості життєздатного насіння бур’янів, хвороботворних мікроорганізмів, яєць гельмінтів і шкідливих хімічних сполук, а також до накопичення в ґрунті важких металів. Аналізи зеленої маси, отриманої цих полях, показує, що вміст у ній нітратів завищено, і становить 883 мг/кг. Крім того, велика кількість рослинних і легіновмісних компонентів, що містяться в стоках, до 30% від загального складу сухих речовин (солома, залишки корму, підстилка, не перетравлений корм і т.д.), призводить до того, що азот у ґрунті, так необхідний рослинам, використовується задля харчування кореневої системи, а процесів розкладання органічних залишків.
Додатковою проблемою є забруднення повітря. Численні дослідження підтверджують негативний вплив тваринницької ферми на стан повітря прилеглих територій. Наприклад, птахофабрика на 400 тис. несучок отримує на рік таку кількість посліду, що при розкладанні його виділяється близько 700 т. газів, у тому числі 450 т. метану (65%), 208 т. вуглекислого газу (30%) та 35 т. водню, індолу, скатолу, сірководню, аміаку та інших сполук (5%). Збитки екосистемі від такого викиду оцінюються в 440 млн. руб. Навіть у 50 – 200 метрах від ферми забруднення повітря дуже значно – близько 78% (6800 м. кл./м3) від забрудненості.та на фермі. Крім того, вміст бацил на території ферми (5,7 тис.м.кл./м3) та прилеглої території (5,4 тис.м.кл./м3) переважає над вмістом коків – 3,0 та 1,4 тис. .м.кл./м3 відповідно, що також свідчить про негативний вплив ферми на забруднення повітря.
Причиною того, що рідкі тваринницькі відходи стали сьогодні серйозною екологічною проблемою всіх без винятку, забруднюючи ґрунт, ґрунтові води та повітря, є відсутність досконалої технології їхнього очищення та подальшого використання. Захист навколишнього середовища вимагає, щоб колосальні обсяги стоків, вироблені сьогоднішнім тваринництвом, перероблялися екологічно доцільними методами, які використовують передові технології.
На сьогоднішній день такі технології розроблені та ефективно застосовуються не лише з екологічної точки зору, а й з економічної.
Оскільки рідкий гній – це суміш твердих частинок і рідин, вирішення проблеми полягає в тому, щоб відокремити тверді частинки перш, ніж їх забруднюючі довкілля елементи розчиняться в рідині.
На сьогоднішній день на ринку представлено декілька конструкцій технологічного обладнання для поділу рідких тваринницьких стоків на фракції: стаціонарні вібро-сити; проціджувачі; фільтр-преси та шнековий прес-сепаратор.
Можна констатувати той факт, що шнековий прес-сепаратор стоків – це найкраща з доступних сьогодні технологій для виконання завдання розділення рідких тваринницьких стоків на фракції. А видалення твердих частинок з рідких стоків тварин дозволить мінімізувати шкідливий вплив на навколишнє середовище.
Решта обладнання для зневоднення рідкого гною показало свою неефективність з різних причин: низька якість віджатого матеріалу, високі вимоги щодо вологості для вхідної рідини, складність обслуговування та монтажу, висока вартість. Зокрема, більшість сепараторів працюють за принципом фільтрування рідини через сито, що випливає під дією сили тяжіння. Такі сепаратори вимагають трудомісткого очищення та виробляють мокрий матеріал. Моделі сепараторів з вальцьовим пресом дорожчі в обслуговуванні та не дають суттєвого покращення в осушенні матеріалу.
Сепаратор компанії, здійснює пресування за допомогою шнека, що дозволяє видавлювати всю вільну воду і більшість зв’язаної води. Це єдиний сепаратор для переробки гною та посліду, що ефективно відокремлює тверді складові гною, які виходять досить сухими, а концентрація сухих речовин становить близько 40%. Фізико-механічні властивості твердої відсепарованої фракції ідеально підходять для компостування, кінцевим продуктом якого є високоякісне органічне добриво або підстилка для тварин. Рідка фракція після сепарації характеризується нейтральною реакцією, високим вмістом позитивних біогенних елементів та сприятливим співвідношенням Фосфору, Азоту та Калію – 1,4:1,0:1,6. Вміст завислих речовин становить 1,2%, при повній відсутності патогенної мікрофлори та яєць гельмінтів. Рідка фракція використовується при повторному гідрозмиві або органічного добрива при зрошенні грунтів. У ході дослідження проведеного на пшениці, використання рідкої фракції як добрива – 300 куб. , вміст нітратів, важких металів та хімічних сполук залишилося значно нижчим за ГДК, при повній відсутності впливу на вміст патогенної мікрофлори та яєць гельмінтів.
При цьому шнековий прес-сепаратор відрізняється високою продуктивністю та здатний переробити до 70 куб.м. рідких стоків на годину, споживаючи всього 5,5 кВт./год. ел. енергії. А його вартість у кілька разів нижча за екологічні штрафи, що робить його доступним навіть малим господарствам. Крім того, при реалізації продуктів переробки (добрива та підстилка для тварин) на вільному ринку витрати витрачені на придбання сепаратора окупляться не більше ніж за 6:12 місяців.
Приклад: коров’ячий гній як джерело добрив
При правильному використанні гною на більшості ферм знадобиться лише мала частина покупних добрив або не знадобиться взагалі. Найчастіше в гною міститься досить азоту, фосфору і калію, і навіть деяких інших поживних елементів, необхідні виробництва кормів.
Більше половини поживних речовин, включених до раціону тварин, виводяться з гноєм. Запорукою успіху є розуміння того, що гній слід переробляти та використовувати як джерело поживних речовин для виробництва корму. Наприклад, у гною від однієї дійної корови міститься дзалишково азоту для добрива 0,6 га кукурудзи на силос.
Обіг поживних речовин на молочній фермі
Поживні речовини надходять із кормом чи добривами. Корови споживають поживні речовини з корму, і вони використовуються у процесах обміну речовин та виробництва молока.
Деяка частина поживних речовин йде з молоком, але велика виводиться з гноєм і залишається на фермі. Внесення гною в ґрунт повертає їй живильні елементи, які наново використовуються для виробництва корму.
На рис.1 показаний оборот поживних речовин на молочній фермі.
Рис. 2 зображує споживання коровою корми щодня і заключний етап обороту поживних речовин. Більше половини поживних речовин, що спочатку містяться в кормі, виводяться з гноєм.
Щороку 635-кілограмова дійна корова, яка дає 32 л молока на день, виділяє з гноєм таку кількість поживних речовин:
- 136 кг азоту
- 20 кг фосфору
- 75 кг калію
Порівняйте ці дані з набагато меншою кількістю поживних речовин, які щороку йдуть з ферми з молоком:
- 45,4 кг азоту
- 9 кг фосфору
- 14 кг калію
Тільки від 15 до 25% поживних речовин, що містяться в кормі, надходять у молоко. Більшість залишається у гною – цінному джерелі добрив для корму.
На Рис.3 показано співвідношення азоту, фосфору і калію, що виводяться з гноєм і з молоком.
Розподіл поживних речовин
Не всі поживні речовини і розподіляються в сечі і калі. Більшість фосфору залишається у калі, тоді як більшість калію виходить із сечею. Азот однаково присутній у сечі та калі.
На Рис.4 показано розподіл поживних речовин, що виводяться з організму.
