Наиболее распространенная в Украине технология производства мяса бройлеров предусматривает выращивание цыплят на полу на глубокой несменяемой подстилке. Основные преимущества такой технологии — использование сравнительно несложного и дешевого оборудования, высокий уровень механизации технологических процессов, простота и низкая трудоемкость выполнения работ по уходу за птицей и по санации птичника, меньшее количество дефектов тушек, повышение их категорийности по сравнению с клеточным выращиванием. Основной же недостаток — потребность в значительном количестве дефицитных подстилочных материалов. В расчете на 1-го выращенного бройлера необходимо потратить 1-1,5 кг подстилки в зависимости от сезона и срока выращивания. За 5-7 недель выращивания цыплят до подстилки добавляется помет. В итоге — на каждого выращенного бройлера получаем около 3-5 кг подстилочного помета (ПП) влажностью от 15 до 50%. Если считать, что в Украине за год выращивается около 500 млн. цыплят-бройлеров, выход только подстилочного бройлерного помета составит как минимум 2 млн. тонн. Если же добавить сюда ПП, полученный при содержании других видов и производственных групп птицы — общий его выход можно оценить в количестве не менее 3 млн. тонн.
style="display:inline-block;width:336px;height:280px"
data-ad-client="ca-pub-4037835599918832"
data-ad-slot="7553000704">
Утилизация ПП наносит птицеводческим хозяйствам немало хлопот. Для его хранения и переработки нужны большие земельные участки. ПП содержит значительное количество вредных для окружающей среды веществ, семян сорняков, часто — яйца и личинки гельминтов, патогенные микроорганизмы. Он является также благоприятной средой для развития мух, грызунов, гельминтов и микроорганизмов и, при ненадлежащих условиях хранения, переработки и использования служит источником загрязнения наземных и грунтовых вод, почв и атмосферы вредными веществами, несет эпизоотическую и санитарно-эпидемиологическую угрозу для самих птицеводческих хозяйств, окружающих территорий и окружающей среды в целом.
Согласно государственному классификатору отходов, помет отнесен к III-й группе опасных веществ. Сельскохозяйственные предприятия, крестьянские и другие хозяйства, занимающиеся производством, переработкой и сбытом продукции животноводства и птицеводства, и при этом осуществляют размещение отходов (навоза и птичьего помета), являются плательщиками экологического налога. Стоимость их размещения на открытых полигонах в среднем составляет 100 грн./т. Из-за проблем с утилизацией помета у птицеводческих хозяйств возникают постоянные конфликты с местными экологическими и санитарными службами. Поэтому, с учетом вышеприведенного, каждое птицеводческое предприятие стоит перед проблемой: что делать с птичьим пометом?
Традиционным способом использования ПП является его переработка в органические удобрения, поскольку он содержит значительное количество питательных веществ для растений (азота, фосфора, калия, кальция, микроэлементов) (табл. 1). В США и некоторых европейских странах переработанный помет используют также в качестве кормового ингредиента для жвачных животных, потому что он содержит также значительное количество клетчатки, протеина, отдельных аминокислот, липидов, безазотистых экстрактивных веществ.
Таблица 1. Химический состав подстилочного помета после выращивания цыплят-бройлеров,% (по данным компании «СВ технологии»)
Наименование показателей | Значение показателей |
Содержание влаги, % |
15, 9 |
Содержание сухого вещества, % |
84,1 |
Содержание в расчете на сухое вещество |
|
Азот, % |
5,41 |
Кальций, % |
2,25 |
Фосфор, % |
2,13 |
Сырые липиды, % |
4,04 |
Сырая клетчатка, % |
21,52 |
Безазотистые экстрактивные вещества, % |
36,74 |
Лизин, % |
0,45 |
Гистидин, % |
0,20 |
Аргинин, % |
0,63 |
Аспарагиновая кислота, % |
1,12 |
Треонин, % |
0,56 |
Глутаминовая кислота, % |
1,12 |
Пролин, % |
0,57 |
Глицин, % |
0,74 |
Аланин, % |
0,31 |
Валин, % |
0,31 |
Изолейцин и лейцин, % |
1,08 |
Тирозин, % |
0,27 |
Фенилаланин, % |
0,32 |
Медь, мг/кг |
3,125 |
Цинк, мг/кг |
6,453 |
Железо, мг/кг |
621,05 |
Марганец, мг/кг |
253,03 |
Кобальт, мг/кг |
66,71 |
Магний, мг/кг |
24,02 |
Способы переработки ПП в органические удобрения или кормовые добавки должны обеспечивать обезвреживание патогенной микрофлоры, семян сорняков, яиц и личинок гельминтов, стабилизацию питательных веществ, дезодорацию конечного продукта, а это требует немалых затрат. Кстати, большие затраты на утилизацию помета и платежи за экологическое загрязнение стали одной из причин прекращения деятельности ряда бройлерных птицефабрик в Западной Европе. Кроме того, значительное количество птицеводческих предприятий в Украине не имеют в достаточном количестве сельскохозяйственных земель для использования всего объема получаемого помета как органического удобрения на собственных полях. Реализация же помета в любом виде другим предприятиям связана со значительными трудностями и расходами. В связи с этим, в последнее время все чаще в качестве альтернативы переработке помета в органические удобрения предлагают сжигание подстилочного и бесподстилочного помета тем или иным способом с целью получения тепловой и электрической энергии. У обеих вариантов есть свои сторонники и противники. Рассмотрим аргументы тех и других.
Производство на основе подстилочного помета органических или органо-минеральных удобрений.
Аргументы за:
а) получение ценного для растениеводства продукта в виде органических или органо-минеральных удобрений с высоким содержанием азота, фосфора и калия, правильное использование которых способствует улучшению структуры и микрофлоры почв, обогащению их гумусом, повышению урожайности сельскохозяйственных культур на 10-30%;
б) улучшение состояния окружающей среды в результате обезвреживания патогенной микрофлоры, семян сорняков, яиц и личинок сорняков, дезодорации неприятно пахнущих веществ;
в) возможность организации замкнутого цикла утилизации помета в вертикально-интегрированных агропромышленных объединениях.
Аргументы против:
а) значительное количество азота (до 50%) и других питательных веществ в процессе хранения, переработки и использования в качестве удобрения теряется;
а) большая продолжительность цикла переработки, в связи с чем названные выше негативные факторы действуют в течение значительного времени;
б) необходимы комплекс механизированных средств, значительные трудо-и энергозатраты на хранение и переработку сырья, хранения, транспортировки и использования полученных удобрений;
в) потребность в значительных земельных площадях для хранения, переработки и использования полученных удобрений. Максимальная доза внесения органических удобрений на основе птичьего помета: компоста — 60 т / га, сухого птичьего помета — 8 т / га;
г) в случае неправильной переработки, внесения избыточных доз помета происходит деградация земель, накопление в урожае сельскохозяйственных культур нитратов и нитритов, загрязнения земель семенами сорняков, окружающей среды — вредными веществами и неприятными запахами.
Использование подстилочного помета для получения энергии.
Аргументы за:
а) наиболее простое и наименее трудоемкое и энергозатратное решение проблемы утилизации помета;
б) быстрое на надежное обезвреживание всех вредных факторов и улучшение состояния окружающей среды;
в) получение тепловой или электроэнергии, которые с каждым годом растут в цене;
г) возможность обеспечения за счет сжигания помета собственных нужд в тепловой и электрической энергии;
д) золу от сжигания помета можно хранить годами без потерь питательных веществ, использовать как минеральное удобрение, содержащее калий, фосфор, кальций и ряд других элементов (табл. 2) в оптимальные агротехнические сроки;
е) короткий цикл производства, в связи с чем, упомянутые выше негативные факторы действуют в течение непродолжительного времени;
е) уменьшение транспортных расходов в 5-6 раз;
ж) не нужны значительные земельные участки для хранения и переработки помета.
Аргументы против:
а) потеря азота сырья в технологическом цикле;
б) достаточно высокая стоимость оборудования для сжигания помета (в то же время она не является больше, чем, например, для переработки помета в биогазовых установках);
г) возможные проблемы с реализацией полученных тепловой и электроэнергии и золы.
Таблица 2. Химический состав золы после сжигания подстилочного бройлерного помета (по данным компании «СВ технологии»)
Наименование вещества | Содержание,% |
SiO2 |
8,1 |
Al2O3 |
1,9 |
TiO2 |
0,2 |
Fe2O3 |
1,16 |
CaO |
17.3 |
MgO |
5,0 |
Na2O |
9,2 |
K2O |
16,3 |
P2O5 |
24,4 |
SO3 |
6,7 |
остальные |
9,74 |
Анализируя плюсы и минусы каждого варианта, можно прийти к выводу, что энергетическая переработка ПП может быть вполне конкурентоспособной с вариантом переработки его в органические удобрения как минимум в птицеводческих предприятиях, не имеющих в достаточном количестве собственных земель сельскохозяйственного назначения.
Сейчас предлагаются несколько возможных вариантов энергетического использования ПП путем сжигания:
1) прямое сжигание в котельных установках для получения горячей воды, пара или электроэнергии;
2) газификация (пиролиз) помета с той же целью;
3) изготовление из ПП топливных гранул (пеллет) или брикетов, далее — гранулы или брикеты могут сжигаться на месте для получения горячей воды, пара или электроэнергии, или реализовываться для использования в качестве удобрения или в качестве топлива.
Переработка ПП методом прямого сжигания
Прямое сжигание ПП не требует обязательного его гранулирования или сушки. Теплота сгорания ПП находится в пределах 2600—3400 ккал/кг (10300-14250 МДж/кг). Содержание вредных веществ в продуктах сгорания, выбрасываемых в атмосферу, при применении современных топочных устройств не превышает предельно допустимых концентраций (ПДК). Сжигание 1 тонны ПП позволяет получить до 2 Гкал тепла в виде горячей воды или 3 тонн пара на технологические нужды. При этом экономится до 270 м3 природного газа или до 240 кг жидкого топлива. Коэффициент полезного действия котельных агрегатов при прямом сжигании помета составляет 60-85%. Выход золы составляет 10-18% от исходного количества ПП. Зола может вноситься под различные сельскохозяйственные культуры без дополнительной обработки в количестве 2-10 ц / га. Использование этой золы как удобрения способствует повышению урожайности сельскохозяйственных культур на 10-15%.
Особенностью ПП в качестве топлива являются высокая влажность, зольность, наличие в золе значительного количества щелочных и щелочно-земельных металлов, что вызывает его высокую шлакообразующую способность. В связи с этим, до последнего времени не всегда удавалось достичь устойчивого и надежного сгорания ПП в котельном агрегате. Сейчас эта проблема решена путем применения технологии сжигания в высокотемпературном циркулирующем кипящем слое, которая обеспечивает надежное сгорание материала с влажностью до 60%.
В цех по сжиганию ПП обычно входят: котельная, склад сырья и хранилище для золы от сжигания ПП. Хранилище для золы можно и не строить, а сразу затаривать золу в мешки (биг-беги) или транспортировать к месту использования в закрытом транспорте.
Типоразмерный ряд цехов прямого сжигания ПП спроектировала группа компаний Агро-3 «Экология» (г. Москва). По данным этой группы компаний, для котельной, сжигающей, например, 75 т ПП за сутки, с тепловой мощностью 5 Гкал / час. (До 7 тонн пара в час.), необходимо помещение из сборного железобетона или металлоконструкций и сэндвич-панелей размерами 18×15 м, высотой 13 м.
Склад сырья для бесперебойного обеспечения котельной указанной мощности может быть расположен в неотапливаемом помещении площадью около 300 м2 (18×18 м ) с высотой 6 м.
Он также может быть сделан из металлоконструкций и сэндвич-панелей. Склад золы может быть расположен в неотапливаемом помещении площадью примерно 140 м2 (12×12) с высотой 6 м.
Для контроля за расходом топлива или уровня золы может быть использован датчик уровня зерна.
Обслуживающий персонал цеха — 3-4 работника в смену, потребляемая электрическая мощность — около 100 кВт.
Капитальные затраты на создание цеха по сжиганию ПП для получения горячей воды и пара зависит от тепловой мощности и количества сжигаемого ПП (табл. 3).
Таблица 3. Необходимая сумма капитальных затрат для создания цеха прямого сжигания ПП для получения горячей воды и пара
Наименование показателей |
Количество сжигаемого ПП |
|||
75 |
150 |
225 |
||
1 | Выработка тепла, Гкал/год. |
5 |
10 |
15 |
2 | Выработка пара, т/год. |
7 |
14 |
21 |
3 | Капитальные затраты, млн. грн. |
18,4 |
32,8 |
51,2 |
в том числе: | ||||
3.1 | Проектно-конструкторские работы |
2,2 |
2,5 |
2,7 |
3.2 | Оборудование |
9,5 |
17,6 |
28,4 |
3.3 | Монтаж |
3,8 |
7,0 |
11,4 |
3.4 | Пусконаладочные работы |
1,0 |
1,8 |
2,9 |
3.5 | Строительно-монтажные работы (помещение котельной, склад ПП и золы и т.п.) * |
1,9 |
3,9 |
5,8 |
* — Без стоимости земляных, бетонных, изыскательских работ и согласований.
Экономическую эффективность цеха по сжиганию ПП только для получения тепловой энергии можно примерно рассчитать исходя из замещения подстилочным пометом природного газа (4,7 грн./м3) в котельной, рассчитанной на получение аналогичного количества тепла, и фосфорных и калийных удобрений (2,0 грн . / кг) золой от сжигания ПП (табл. 4).
Таблица 4. Экономический эффект и срок окупаемости капитальных вложений
цеха сжигания помета.
Наименование показателей |
Количество сжигаемого ПП за сутки, тонн |
||
75 |
150 |
225 |
|
Капитальные затраты, млн. грн. |
18,4 |
32,8 |
51,2 |
Количество сжигаемой подстилки за год, тыс. т |
27,3 |
54,7 |
82,1 |
Теплопроизводительность котельной нетто (по отпуску тепла) Гкал/час. |
4,7 |
9,5 |
14,5 |
Количество газа, которое замещается за год., м3 |
637 |
1 282 |
1948 |
Кількість газу, яка заміщується за рік, тис. м3 |
5580 |
11230 |
17064 |
Стоимость замещенного газа, млн. грн. |
26,2 |
52,7 |
80,2 |
Количество полученной золы за год, т |
3 970 |
7 940 |
11 910 |
Стоимость замещенных минеральных удобрений, млн. грн. |
7,9 |
15,9 |
23,8 |
Общая стоимость полученной продукции (тепло + зола), млн... грн. |
34,1 |
68,6 |
104,0 |
Годовые эксплуатационные расходы *, млн. грн. |
2,9 |
4,8 |
7,2 |
Общий годовой экономический эффект, млн. грн. |
31,2 |
63,8 |
96,8 |
Срок окупаемости капиталовложений, месяца |
8 |
7 |
7 |
* — Эксплуатационные расходы включают стоимость электроэнергии, реагентов на химводоочистку, расходы на персонал и транспортные расходы.
Полученная тепловая энергия может быть использована на тепло, прежде всего, потребностей самого птицеводческого хозяйства, а также ближайших населенных пунктов. Однако на практике это не всегда возможно. В таком случае рекомендуется использовать полученную тепловую энергию для выработки электроэнергии. Так, при выработке 7 т / час. пары с параметрами 1,4 МПа и 250 ºС, подогреве сетевой воды до 80 ºС, можно производить каждый час еще и примерно 630 кВт • час. электроэнергии, из них 100 кВт • час. — будет потрачено на собственные нужды котельной, остальные — на нужды птицеводческого хозяйства или на реализацию. По удельной стоимости паротурбинной установки 8200 грн. / КВт общие капитальные затраты при этом возрастут еще на 5,2 млн. грн. Годовой экономический эффект только за счет реализации золы и электроэнергии составит 9,4 млн. грн., Срок окупаемости капитальных затрат 2,5 года.
Сейчас работы по проектированию цехов прямого сжигания помета, поставки для них оборудования и ряд других работ выполняет ряд учреждений: группа компаний АТТ (Альтернативное тепло и технологии г. Харьков), Ковровский завод топочного и котельного оборудования (г. Ковров, Россия), уже упомянутая группа компаний АГРО-3 «Экология» (г. Москва), НПЦ «ЭРКО» (г. Москва), LLC «Abono Group» и другие.
Мельник В.А., Институт птицеводства НААН
Лучший вариант производить удобрения в гранулах (линия на 100 тн. переработки исходного сырья , с автономным энергетическим ресурсом стоит до 20 млн рублей .