Современные способы переработки птичьего помета

Нашли, что искали? Поддержите сайт:

ПРОДОЛЖЕНИЕ

Многие питательные вещества свежего помета находятся в трудно усвояемой для растений  форме, и только под влиянием воздействия различных факторов: биологических, микробиологических, физических, химических и других могут превращаться в более доступные формы.



style="display:inline-block;width:336px;height:280px"
data-ad-client="ca-pub-4037835599918832"
data-ad-slot="7553000704">

В свежем помете могут содержаться значительное количество семян сорняков, яйца гельминтов, возбудители инфекционных заболеваний. Кроме того, свежий помет является хорошей питательной средой для развития такой патогенной микрофлоры.

При ненадлежащих условиях хранения и неправильном применении в качестве удобрения помета (разлив жидкого помета по поверхности почвы, снега, льда и длительное его пребывание там без запахивания и т.п.) допускаются большие потери питательных веществ, загрязнение атмосферы, водоемов, почв и подпочвенных вод токсическими и неприятно пахнущими веществами [18].

Исходя из вышеизложенного, применение в качестве удобрения свежего помета, особенно  жидкого, без переработки теми или иными способами нельзя считать обоснованным. Основными целями переработки являются: повышение усвояемости и доступности питательных веществ, уменьшение их потерь, обезвреживание патогенной микрофлоры, яиц гельминтов, семян сорных растений, получение новой хозяйственно-полезной продукции (биогаз, этанол, метанол, биотепло), защита окружающей среды. Из множества способов переработки птичьего помета сегодня можно выделить следующие, которые прошли широкую производственную проверку и зарекомендовали себя с положительной стороны:

— биотермический (компостирование);

— вермикомпостирование;

-         термическую сушку;

— биоэнергетический (анаэробное  сбраживание).

Применят также те или иные комбинации данных способов.

Первые три способа переработки помета рассчитаны на переработку  сырья влажностью не более 75%. Экономическая эффективность их применения повышается при снижении исходной влажности помета. В связи с этим,      уже на стадии  уборки помета из птичников перед производственниками должна стоять задача получения сырья как можно меньшей влажности.

Способы снижения исходной влажности птичьего помета.

Как было показано выше, влажность подстилочного помета обычно составляет 23...48%. Основным методом переработки подстилочного помета является компостирование или вермикомпостирование. Поскольку оптимальная влажность для осуществления данных процессов (45...60%) даже выше отмеченной влажности, для оптимизации влажности смеси подстилочный помет при компостировании смешивают с клеточным пометом либо увлажняют. Однако, в некоторых случаях и непосредственно в птичнике влажность подстилочного помета выходит за допустимые пределы, что приводит к ухудшению микроклимата в птичнике и его ветеринарно-санитарного состояния в целом. Чтобы не допустить этого, необходимо строго следить за соблюдением нормативов плотности посадки, параметров микроклимата в птичнике, а также за тем,  чтобы вода из поилок не попадала на подстилку

При клеточном содержании птицы получение  помета низкой влажности обеспечивает   применение современных комплектов клеточного оборудования с ленточной уборкой помета и ниппельными поилками с каплеуловителями. Применение модификаций клеточных батарей даже без аэрации пометных лент позволяет получать помет влажностью  от 70% и меньше,  а с аэрацией пометных лент — от 50% [8].

Одним из способов, обеспечивающих снижение влажности получаемого помета, является модернизация клеточных батарей со скребковой уборкой помета  в клеточные батареи с ленточной уборкой. По данным специалистов компании «Ломанн Тирцухт» затраты при этом составляют примерно 0,8 долларов США в расчете на птицеместо [2], а по данным Воронцова [4] — экономия затрат составляет 30...40% в сравнении с покупкой новых батарей.

Пятигорское ГСКБ по птицеводству (Россия) разработало оригинальную систему подсушки помета применительно к клеточным батареям с ленточной уборкой помета, но без аэрации пометных лент. Для подсушки используется теплый воздух птичника. Способ заключается в следующем. Вдоль одной из продольных стен,  со стороны «грязного» торца птичника, строится пристройка длиной 12 ...18 м , шириной 3,5 м и высотой 3 м. В пристройке устанавливаются в 4 яруса система ленточных транспортеров с перфорированными лентами. На данные ленты периодически подается помет со средней влажностью 50%. В пристройку вытяжными вентиляторами птичника нагнетается теплый воздух, который проходя через систему ленточных транспортеров подсушивает помет. За три дня влажность помета снижается до 30% [6].

В то же время опыт передовых предприятий показал, что и при применении  традиционных клеточных батарей со скребковой уборкой помета можно получать помет естественной или даже меньшей влажности. Это достигается:

-  регулярной уборкой помета с пометных настилов клеточных батарей и пометных траншей;

— совершенствованием конструкции скребков [10];

— недопущением попадания воды на пометные настилы и в траншеи из поилок  путем установки ниппельных поилок улучшенной конструкции и каплеуловителей;

недопущением попадания воды в помет при выполнении санитарно-гигиенических мероприятий;

— строгим соблюдением правил эксплуатации пометоуборочных механизмов.

В Институте птицеводства УААН разработан способ подсушки помета непосредственно в птичнике при использовании клеточных батарей каскадного типа (БКН-3, БКМ-3 , ККТ и т.п.)[1, 12]. Подсушка помета осуществляется в пометных траншеях под клеточными батареями за счет организованного воздухопотока в  пространстве, непосредственно  над слоем помета и периодического его рыхления при помощи граблей-ворошилок, совмещенных конструктивно со скреперной установкой типа МПС. Для реализации данного способа требуется :

— недопущение попадания воды из поилок в пометные траншеи, что достигается путем установки под ниппельными поилками каплеулавливающих желобков;

— некоторая модернизация  пометеуборочного механизма МПС;

— устройство между смежными пометными траншеями клеточных батарей (под проходами) пустотелых каналов, соединенных с одной стороны с вытяжным вентилятором и имеющих специальные отверстия переменного сечения, соединяющими их с   пометными  траншеями.

Помет убирают один раз в 3 дня. Его влажность составляет в среднем 65%.

При снижении влажности помета в птичнике достигается также улучшение микроклимата, снижение потерь питательных веществ.

Компостирование. Компостирование представляет собой сложный биотермический процесс минерализации и гумификации органических веществ,  протекающий в аэробных условиях под воздействием мезофильных и термофильных микроорганизмов. Они потребляют до 30% сухих веществ исходной смеси. В результате жизнедеятельности данных микроорганизмов происходит микробиологическое разложение органических веществ, разогрев компостируемой смеси  до температуры 55...80 оС. Процесс сопровождается выделением большого количества тепла (335...377 кДж\кг сухой массы смеси),  что приводит к гибели значительной части гельминтов, патогенной микрофлоры, потери всхожести семян сорных растений. Оптимальной влажностью компостируемой смеси, при которой достигается наибольший ее разогрев в процессе компостирования, является влажность 45...60%.  В результате термофильных процессов влажность конечного продукта (компоста) может уменьшиться  на 20...30% [10].

Компостирование — наиболее доступный для птицеводческих хозяйств способ переработки помета. При этом можно обойтись без специального дорогостоящего оборудования. Как правило применяют  обычную сельскохозяйственную технику: автомобили, тракторные прицепы, разбрасыватели жидких и твердых органических удобрений, бульдозеры, погрузчики, экскаваторы и т. п. На специальных площадках, выбранных с соблюдением необходимых ветеринарно-санитарных требований, помет тщательно смешивают в определенном соотношении с наполнителями и добавками и укладывают в бурты шириной 3...4 м и  высотой не менее 2 м, в которых выдерживают в течение определенного времени, обычно от 2 до 6 месяцев. Процесс компостирования интенсифицируется  при периодическом перемешивании и аэрации смеси.

В качестве наполнителей используют  органические материалы: торф, солому, измельченные стебли подсолнечника, кукурузы, стружку, опилки, подстилку, навоз КРС и т. п.;  допускается использовать грунт, ил, сапропель.  Наполнители позволяют  улучшить физические свойства компостируемой смеси,  оптимизировать ее влажность, служат питательной средой в биотермических процессах. Количество наполнителей зависит от влажности исходных материалов. Например, при естественной влажности куриного помета 68...75%,  на одну часть помета требуется добавить одну часть торфа влажностью  65%...50%; при исходной влажности компостируемого помета 90%  их соотношение должно составлять 1 : 2,5...3. Итоговая влажность смеси не должна превышать 70%.

В качестве минеральных добавок используют фосфоритную муку, суперфосфат, фосфогипс, известь, хлорную известь, цеолиты, бентониты и т.п. Добавки позволяют интенсифицировать биотермические процессы,  снизить потери питательных веществ из помета за счет связывания летучих компонентов, обогатить смесь за счет собственных питательных веществ, уменьшить выделение неприятных запахов. Добавки вводят в количестве от 2 до 20%.

Компосты, приготовленные без добавок минеральных компонентов, обычно содержат азота общего 0,5...1%, фосфора 0,2...0,4%, калия 0,1...0,2%.

Кроме традиционных технологий приготовления компостов с использованием обычной сельскохозяйственной техники, в последнее время разработаны ряд новых технологий и соответствующее оборудование, позволяющих интенсифицировать процесс. Данные технологии заключаются, в основном, в усилении аэрации и перемешивания компостной смеси, что производится в специальных реакторах или биоферментерах. При этом, продолжительность процесса компостирования сокращается с нескольких месяцев до нескольких суток [12, 13].

Основной недостаток способа компостирования птичьего помета — потребность в большом количестве наполнителей и добавок (см. табл. 6).

Таблица 6 — Потребность   в наполнителях (тонн\год)  в зависимости         от  влажности   получаемого помета и мощности предприятия                  ( тыс. кур-несушек)*

Среднегодовое поголовье птицы на предприятии, тыс. кур-несушек

Потребность в наполнителях** (  тонн ) в зависимости от влажности получаемого помета

50%

10:1*

65%

6:1*

70%

4:1*

90%

1,5:1*

50

187

444

776

6205

100

373

887

1552

12410

200

746

1774

3104

24820

400

1492

3548

6208

49640

800

2984

7096

12416

99280

1000

3730

8870

15520

124100

Примечания: * — соотношение помета и наполнителя при компостировании;

** — в качестве добавок предусмотрено использование материалов растительного происхождения (опилки, солома, измельченные стебли подсолнечника, кукурузы и т.п.) влажностью до 30%.

Вермикомпостирование. Перспективным способом переработки помета является его вермикомпостирование. Для организации производства необходимы: установка для измельчения наполнителя, буртоукладчик, приспособления для полива буртов. Свежий помет для выращивания червей непригоден из-за наличия в нем аммиака и мочевой кислоты — продуктов, ядовитых для червей. Поэтому его сначала компостируют обычным способом. Влажность созревшей смеси должна составлять примерно 75% при нейтральной кислотности.  Оптимальная температура для развития червей — около — 22 оС.

В бурты созревшего помета шириной 1,5...2 м и высотой 20...30 см, высевают червей красной калифорнийской породы в количестве 30...50 тыс. шт.\м2 (4 кг). Для поддержания оптимальной влажности смесь периодически увлажняют. По мере размножения червей и освоения ими питательного субстрата, периодически добавляют также подготовленный компост слоем примерно 7...10 см. За год количество червей может увеличиться в 300...1000 раз. Пять миллионов червей способны за сутки переработать около 10 т помета. Из 30...40 т помета получают 3...4 т биогумуса, который является ценным органическим удобреним, содержащим стимуляторы роста растений и использующимся для восстановления естественного плодородия истощенных почв, улучшения их структуры.

Биомасса червей является ценным белковым кормом. Мука из червей содержит до 70% протеина, 20% жира, 6% лизина.

Недостатками способа является отсутствие соответствующих средств механизации и  высокая себестоимость переработки помета. Способ может использоваться преимущественно в теплый период года.

Термическая сушка. Положительными сторонами способа переработки птичьего помета методом термической сушки является практически полная стерилизация продукта в процессе переработки и обезвреживание всех вредностей; получение концентрированного комплексного органического удобрения з широким спектром применения, високо ценимого на внутреннем и внешнем рынках; снижение потерь питательных веществ в процессе переработки и хранения, загрязнений окружающей среды, уменьшение потребности в площадях для хранения готових удобрений,  транспортных средствах для их  перевозки. Получаемые удобрения удобны для применения и транспортировки.  Сухой помет можно использовать также в качестве кормовой добавки жвачным животным.

Сушке целесообразно подвергать помет, влажностью не более 75%. Наиболее подходит для сушки  помет, получаемый из клеточных батарей с ленточной  пометоуборкой влажностью 65...50%. Технологический процесс получения органических удобрений методом термической сушки состоит из следующих основних операций: доставка помета к месту переработки мобильным транспортом, отделение крупных примесей,  собственно высокотемпературная сушка, охлаждение высушенного продукта и отправка его на хранение, очистка выбрасываемых в атмосферу паров и газов.

Наиболее распространены сушилки барабанного типа, в которых помет сушат в потоке топочных газов,  имеющих температуру 600...1100 оС. Разработаны  конструкции таких сушилок производительностью от 0,5 до 10 т\ч.  Широко известны в мире сушилки   птичьего помета  «MAWO» фирмы «Walter Mattle Ltd.» (Швейцария),  фирмы «Giza» (Италия), «Master Farm Equipment» (Великобритания) различной  производительности.

В  России  разработаны комплекты оборудования с сушилками барабанного типа УСПП-1 производительностью 1 т\ч по сухому продукту и  УСПП-03 производительностью до 3 т\ч . Комплекты используются на ряде птицефабрик и зарекомендовали себя с положительной стороны.

В Украине  ПО «Выбор» (г. Киев) разработан и может поставляться по заказам предприятий комплект оборудования по переработке помета в органо-минеральные удобрения (ОМУ), в состав котрого входят: установка по переработке жидкого помета в биогаз , агрегат для сушки  органо-минеральных удобрений и другое оборудование. При этом, получаемый биогаз используется в качестве топлива в сушильной установке. Основные технические данные оборудования приведены в таблице 7.

Таблица 7− Технико-экономические    характеристики         комплекта

оборудования          по производству органо-минеральных

удобрений ПО «Выбор»

Наименование показателей

Единица измерения Значение показателя
Установлення мощность

кВт

67

Общая площадь, занимаемая комплектом

м2

120

Высота помещения, не ниже

м

4

Количество обслуживающего персонала

Чел.

2

Производительность агрегата по выходу  ОМУ, влажностью не более 15%

т\сутки

0,8...1,2

Ориентировочная стоимость комплекта оборудования

Тыс.грн.

30...80

Себестоимость производства ОМУ

Грн...\т

350...400

Окупаемость комплекта оборудования

лет

1,0...1,5

Содержание питательных веществ в ОМУ:

азот

фосфор

калий

%

4,23

1,71

8,67

В Институте птицеводства УААН еще в 70-е годы были проведены исследования и разработана реакторно-смесительная установка для кондуктивной сушки птичьего помета, особенностью которой является сушка  материала не в потоке дымовых газов, а путем теплообмена с нагретыми до высокой температуры корпусом и рабочими органами установки. При этом, для увеличения испарительной поверхности продукта и скорости проистекания процессов стерилизации и сушки, помет подвергается непрерывному перемешиванию и диспергированию, а зоны, в которых материал подвергается воздействию  високих температур и давлений, чередуются с зонами вакуумирования, где температура продукта значительно снижается. Технологический процесс переработки птичьего помета с применением реакторно-смесительной установки предусматривает также введение в состав получаемого органического удобрения различных минеральных добавок, например суперфосфата, цеолитов, фосфогипса, гранулирование комплексного удобрения, очистку паров и газов.  В сравнении с установками барабанного типа реакторно-смесительная установка обеспечивает уменьшение удельных затрат топлива на 15...20% [5].

В то же время, несмотря на очевидные достоинства сухого птичьего помета как удобрения и даже возможность его использования как кормовой добавки, широкое  применение  технологии термической сушки помета ограничивает сравнительно высокая стоимость оборудования и себестоимость процесса переработки помета вследствие, прежде всего,  високих удельных затрат топлива.

Однако, удельные затраты топлива значительно уменшаються при снижении исходной влажности помета (см. табл...8), например при переработке продукта, получаемого из клеточных батарей с аэрацией пометных лент (влажность в среднем 50%).

Таблица 8 — Затраты тепловой энергии и жидкого топлива  в расчете на 1 т  сухого помета* в установках барабанного типа в   зависимости

от влажности исходного сырья

Первоначальная влажность сырого помета, % Количество исходного сырья, необходимого для изготовления 1 т сухого помета Количество воды, требующей испарения, кг Суммарные затраты  тепловой энергии*, кДж Затраты жидкого топлива, кг

90

8600

7600

25659500

555

80

4300

3300

11141600

241

73

3185

2185

7377100

160

65

2457

1457

4819200

105

50

1720

720

2430900

53

40

1433

433

1461900

32

30

1229

229

773200

17

Примечания: * — влажность конечного продукта (сухого помета) — 14%;

**- с учетом КПД установки (примерно  0,8).

Затраты на топливо составляют примерно 70% всех затрат при сушке помета. При стоимости жидкого топлива  1800 грн.\т, себестоимость получения 1 т сухого помета будет колебаться от 1427 грн. до 44 грн.  в зависимости от влажности исходного сырья, что опять же указывает на необходимость получения низковлажного исходного сырья уже в птичнике.

Биоэнергетические способы переработки птичьего помета. Способы биоэнергетической переработки позволяют получить из помета кроме ценного органического удобрения, энергоносители. Способ заключается в анаэробном сбраживании исходного органического сырья (птичьего помета), в процессе которого органические вещества помета под воздействием анаэробной микрофлоры частично разлагаются  с  образованием углеводородов  (горючих газов метановой группы, этанола, метанола), углекислого газа и других веществ. При этом,  в той или иной степени также происходит обезвреживание патогенной микрофлоры, потеря всхожести семенами сорняков, дегельминтизация.

Способ биоэнергетической переработки помета предусматривает выполнение следующих основных операций: транспортировку помета к месту переработки, очистку сырья от крупных посторонних предметов, измельчение и гомогенизацию материала, нормализацию поступающего сырья по влажности и температуре, загрузку сырья в биореактор  (метантенк), в котором и производится анаэробное сбраживание, очистку вырабатываемого биогаза от посторонних примесей (влага, углекислый газ), отправку биогаза потребителям, при необходимости — его хранение в газгольдерах, последующую переработку или использование в качестве удобрения образовавшегося после анаэробного сбраживания жидкого шлама.

Оптимальная влажность помета, подвергаемого сбраживанию, составляет  90...92%. Чтобы довести исходное сырье до такой влажности, его обычно смешивают с перебродившей массой помета. При этом обеспечивается хорошая текучесть продукта, а также равномерное распределение в нем метановых бактерий.   Анаэробное сбраживание помета может осуществляться в мезофильном (температура 33...35 оС) или термофильном (53...55 оС ) режимах.  Большая скорость  процесса анаэробного сбраживания и степень разложения питательных веществ достигается при термофильном режиме. В  условиях Украины промышленные биогазовые установки для обеспечения необходимого температурного режима нуждаются в подогреве. В связи с этим, от 30 до 50% полученного биогаза расходуется на подогрев биореакторов. В зависимости от конструкции оборудования, продолжительность переработки помета составляет от 1 до 90 суток.

Выделяющийся при сбраживании газ содержит 60...75% метана [15], 26...34% углекислого газа, 1...3% азота, 1...3% водорода, до 1% сероводорода. Теплотворная способность такого газа — 21000...27500 кДж\м3,  1000 м3 его заменяют 0,8 т условного топлива. Из тонны помета влажностью 75% можно получить до 135 м3 биогаза [12].

По данным Малофеева В.И. (1986 г.), одна тонна птичьего помета влажностью 65...70%,  содержит около 290...250 кг сухого органического вещества, полная потенциальная энергия сгорания которого  составляет примерно 7083830...6106750 кДж., что эквивалентно 241...208 кг условного топлива. Как показал опыт, при анаэробном сбраживании можно обеспечить распад до 2\3 органических веществ помета и тем самым получить от каждой тонны сырья влажностью 65...70%  энергию в виде биогаза, равноценную 140...160 кг условного топлива [8].

После анаэробного сбраживания бактериальная обсемененность шлама снижается в 8 раз, достигается 50% эффект дегельминтизации, теряют всхожесть семена сорняков. Шлам используют в качестве удобрения непосредственно или разделяют при помощи центрифуг или пресс-фильтров на полужидкую фракцию влажностью 65...75%  и жидкую, содержащую 1...2% взвешенных веществ.  Жидкую фракцию  направляют на разбавление свежего помета перед загрузкой его в биореактор, полив и орошение полей, полужидкую — непосредственно для внесения в почву или на сушку.

Баланс типового технологического процесса переработки помета методом анаэробного сбраживания можно описать следующим образом. При поступлении на переработку 1 тонны свежего помета 70% влажности (содержание а.с.в. 300 кг), для доведения его до 90% влажности к исходному сырью добавляют 2 тонны жидкой фракции сброженного помета влажностью 99% (20 кг а.с.в.). После сбраживания  данной смеси получают около 175 м3 биогаза, что эквивалентно 140 кг условного топлива. Остается примерно 2700 кг жидкого шлама, содержащего около 140 кг а.с.в.  При условии разделения шлама на полужидкую фракцию,  влажностью 70% (примерно 390 кг, содержащую 117 кг а.с.в.) и жидкую,  99% влажности (примерно 2310 кг, содержащей 23 кг а.с.в.), 2000 кг жидкой фракции опять направляют на разбавление свежего поступающего помета, 310 кг для орошения полей, полужидкую фракцию на сушку. После сушки данной фракции получают сухой помет 14% влажности в количестве 136 кг. Получаемый биогаз  используется следующим образом: примерно 64 м3 (40%) расходуется на подогрев пометной массы в биореакторе,  35 м3 расходуется на сушку полужидкой фракции помета, 52 м3 может быть направлено на другие цели. Если на переработку поступает помет большей влажности, на его разбавление расходуется меньшее количество жидкой фракции шлама, излишек которой, в данном случае, направляется  на очистку или полив полей.

По данному принципу работает  упомянутый ранее   комплект оборудования для производства органо-минеральных удобрений на основе помета, разработанный ПО «Выбор» (г, Киев), включающий блок оборудования для сбраживания помета и получения биогаза и блок оборудования для смешивания оставшегося после анаэробного сбраживания помета жидкого шлама с добавками и наполнителями и термической сушки смеси. Полученный биогаз используется для подогрева сбраживаемого помета в биореакторе и для термической сушки органо-минерального удобрения .

Проектирование, поставку оборудования для производства биогаза из органических отходов, а также его  шефмонтаж и пуско-наладочные работы может осуществлять Украинский научный центр технической экологии (УкрНТЭК, г. Донецк). Стоимость капитальных вложений в установку производительностью 10 т исходного сырья в сутки составляет  примерно 10 тыс. долларов США, 100 т в сутки — 50 тыс. долларов.

Популярность: 16%

Пообсуждать статью!

Просмотров: 1,822

Оставить комментарий или два

Оповещать о новых коментариях по RSS

При публикации материалов сайта, публикатор обязан разместить ссылку на источник.