Факультет

Студентам

Посетителям

Обработка бесподстилочного навоза

Простейший и наиболее распространенный способ обработки бесподстилочного навоза перед его использованием в качестве органического удобрения — длительное (не менее 6 мес.) выдерживание в хранилищах.

Считается, что при этом происходит естественное обеззараживание навоза. На самом деле микроорганизмы, яйца гельминтов и семена сорняков при хранении в анаэробных условиях «консервируются» и в основном сохраняют свою жизнеспособность. Чтобы не допустить распространения особо опасных заболеваний, в соответствии с действующими нормами перед подачей навоза в хранилища его необходимо выдерживать в промежуточных (карантинных) емкостях в течение 6 суток. Если за это время опасных заболеваний на ферме не выявлено, навоз можно перекачивать в хранилища. Для поочередного заполнения должно быть не менее двух карантинных емкостей. Если навоз кроме естественной выдержки в хранилищах не подвергается никакой обработке, то в случае возникновения эпизоотической ситуации его обрабатывают химическим способом. Удельный расход реагентов составляет: аммиака — 30 кг/т (время контакта 3-5 суток), формальдегида — 3 кг/т (время контакта — трое суток при гомогенизации в течение 6 ч). После обработки аммиаком жидкий навоз необходимо покрыть эмульсионно-дезинфицирующим слоем (незонол, масляный ангидрид) при расходе препарата 0,1-0,3% от обрабатываемой массы.

Степень обеззараживания жидкого навоза в процессе его хранения можно повысить путем применения олиголизиса. С этой целью в хранилище попарно устанавливают медные электроды, на которые подается напряжение около 6 В. Сила тока составляет 0,8-1,0 А. Распределитель в заданном режиме меняет полярность электродов, изменяя тем самым направление электрического тока. Обработка производится в течение всего времени хранения навоза и основана на выделении ионов меди (1 мг/л в час), которые, вступая в необратимые химические реакции с микроорганизмами, снижают их жизнеспособность. Согласно опытным данным, олиголизис предотвращает образование корки и осадка, связывает сернистые запахи, происходит дезодорация жидкого навоза и его гомогенизация. Следует, однако, отметить, что широкого практического применения этот метод пока не получил.

Более эффективными способами обеззараживания бесподстилочного навоза по сравнению с простым его выдерживанием в хранилищах являются жидкое компостирование и метановое сбраживание.

Жидкое компостирование производится с участием аэробных бактерий и, так же как компостирование твердого навоза, сопровождается выделением тепла. Для обеспечения жизнедеятельности аэробных микроорганизмов навоз насыщают воздухом с помощью аэраторов различных конструкций. В процессе такой обработки микроорганизмы расщепляют органику, происходит дезодорация, а при достаточно высокой температуре — и стерилизация навоза. Масса становится более однородной, лучше перекачивается и хранится без расслаивания. Недостатком этого способа обработки являются значительные потери азота. Однако для некоторых хозяйств это может обернуться достоинством, в частности для оказавшихся в результате роста городов в ближайших пригородах или даже в черте города. Характерной особенностью таких хозяйств является острый дефицит сельскохозяйственных угодий для использования навоза в качестве удобрений. Снижение содержания азота в результате аэраций жидкого навоза позволяет резко сократить потребность в сельскохозяйственных угодьях за счет увеличения доз внесения и благодаря этому решить проблему утилизации навоза без ущерба для окружающей среды.

Метановое сбраживание навоза в противоположность жидкому компостированию — это анаэробный процесс, не сопровождающийся выделением тепла. В результате получают два продукта: органическое удобрение и биогаз. В мире получили распространение биогазовые установки, работающие по двум из трех температурных режимов, — мезофильному и термофильному. Мезофильный режим сбраживания основан на деятельности микроорганизмов, производящих переработку органического сырья при температуре около 35°С, а термофильный — при 50-55°С. Помимо указанных существует еще и психрофильный режим сбраживания при температуре15°С.

При термофильном режиме в метантенк необходимо подводить больше тепла для поддержания температуры в заданных пределах. Но в этом режиме ускоряется процесс ферментации органической массы и достигается значительный обеззараживающий эффект. Применение мезофильного и психрофильного режимов сбраживания несколько уменьшает затраты на нагрев биомассы, но увеличивает продолжительность сбраживания и снижает эффективность обеззараживания. Наиболее эффективным считается термофильный режим сбраживания, так как он ускоряет процесс и обеспечивает обеззараживание массы.

Применяются два режима работы биогазовых установок: непрерывный и циклический. В первом случае сбраживание не прекращается как во время загрузки сырья, так и при выгрузке сброженной массы. Основной недостаток этого режима состоит в том, что в сброженную массу, как правило, попадают и неразложившиеся материалы, что снижает эффективность установки и не гарантирует полного обеззараживания биомассы. В циклическом режиме этих недостатков нет, но нарушается равномерность выхода газа, возникают затраты на сооружение дополнительных метантенков.

Основными технологическими параметрами биоэнергетических установок для обработки навоза являются температура обработки, продолжительность сбраживания, степень распада органического вещества навоза, количество получаемого биогаза, энергетический потенциал системы и удобрительные свойства сброженной массы. Исходная масса должна отвечать следующим требованиям:

1) быть свежей, гомогенной по составу, однородной по концентрации взвешенных веществ, иметь максимальное содержание органического вещества и максимальную температуру;

2) в массе не должно быть включений размером выше 30 мм и твердых частиц, плотность которых существенно превышает плотность жидкости (бетон, глина, песок и другие посторонние включения);

3) влажность массы должна находиться в диапазоне 90-92%, pH 6,9-8,0, содержание жирных кислот — 600-1500 мг/л, отношение углерода к азоту — C:N = 10:16.

Продолжительность анаэробного сбраживания навоза составляет от 5 до 20 суток в зависимости от вида, дозы загрузки, режима обработки массы, скорости процесса, предельной степени разложения органического вещества. Производительность метантенков по биогазу при дозе загрузки 10% и степени разложения органического вещества до 40% составляет 300 л с 1 кг абсолютно сухого органического вещества навоза КРС.

Теплотворная способность получаемого биогаза — более 23 МДж/м3. Содержание метана СН4 — 65-70%, углекислоты CO2 — 29-34% и сероводорода H2S — 0,2-0,3%. Биогазсвысокой эффективностью может трансформироваться в тепловую и электрическую энергию. Суммарный КПД его использования в качестве топлива — до 90%. Количество электроэнергии, вырабатываемой с использованием биогаза, составляет в среднем 2 кВт ч/м3. После очистки и сушки уровень содержания метана в составе биогаза можно довести до 95%, в результате чего его энергетический эквивалент возрастает до 9-10 кВт ч/м3. По экологическим показателям биогаз на 50% чище бензина и на 75% — дизельного топлива. Токсичность для человека ниже на 60%. Продукты сгорания биогаза практически не содержат канцерогенных веществ.

Метановое сбраживание навоза привлекает в настоящее время большое внимание, вызванное, с одной стороны, поиском альтернативных источников энергии, а с другой — необходимостью предотвращения распространения инфекций. С энергетической точки зрения биогазовые установки наиболее эффективны в районах с теплым климатом, где легче обеспечить поддержание необходимой температуры в реакторе. В северных регионах большая часть получаемого биогаза уходит на подогрев установки. Как показали

исследования, процесс метанового сбраживания становится энергетически эффективным только в том случае, когда к жидкому навозу добавляется такое же количество высококачественного кукурузного силоса.

Важно отметить, что метановое сбраживание является только методом обработки, в частности, стерилизации и дезодорации навоза, но отнюдь не методом его утилизации, как это иногда представляется. Количество массы после обработки практически не уменьшается.

Таким образом, метановое сбраживание — это лишь одно звено в цепи операций по обработке и использованию навоза. Но это звено превращает экологически опасные отходы в полноценное органическое удобрение с существенно лучшими, чем необработанный навоз, агрохимическими свойствами. При анаэробной обработке навоза фосфор и калий практически полностью сохраняются. Потери азота, которые при других методах обработки составляют до 30%, в процессе метанового сбраживания не превышают 5%. При этом значительная часть азота, присутствующего в навозе в форме органических соединений, в сброженной массе содержится в аммиачной форме, которая быстро усваивается растениями. При этом обеспечиваются стабилизация, дезодорация и обезвреживание сброженной массы, концентрация загрязняющих органических веществ снижается до 40%. Использование сброженного навоза обеспечивает прибавку урожая сельскохозяйственных культур, как в открытом грунте, так и в теплицах, до 25%.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: