Переработка навоза в биогаз, топливо, удобрения, картон, гранулирование

Культурное растениеводство не может существовать без органических и минеральных удобрений. Для экологически безопасной подкормки нужна переработка навоза. Перегнивший субстрат насыщает почву угодий необходимыми элементами, повышает плодородие земли и урожайность культур.

[vote2x id=»4565″ align=»center»]

Польза от переработки

В агрономическом почвоведении экскременты сельскохозяйственных животных имеют большое значение. В свежем состоянии они не пригодны для удобрения растений. Только в переработанном виде фекалии приобретают полезные качества и становятся безопасными.

Утилизации и переработке навоз подвергают из-за содержания в нем:

опасных микроорганизмов;
паразитарных яиц;
повышенного количества азота;
семян сорняков;
химически активных веществ.

На фермах навозные массы укладывают на созревание сроком от трех месяцев до года. За этот период биоматериал перегнивает и преобразуется в доступную для культур форму.

https://youtu.be/I0CQcubSMLU

Технологии переработки навоза в удобрение

В животноводческих комплексах образуется большое количество отходов жизнедеятельности животных. Вносить их в землю сразу после образования нельзя, так как неферментированный продукт губителен для культур.

Правильная переработка навоза в удобрение исключает неблагоприятное воздействие на экологию. Перепревшие остатки не содержат патогенной микрофлоры, яиц глистов и не выделяют в атмосферу озоноразрушающего газа метана. В перегнивших массах находятся важные органические и минеральные элементы питания для сельскохозяйственных растений.

Независимо от выбора способа утилизации, конечное состояние экскрементов животных и птиц должно соответствовать ГОСТ Р 5311702008 «Удобрения органические на основе отходов животноводства».

Предприятиям не выгодно вывозить навозные массы на утилизацию, поэтому все действия по переработке проходят на прилегающих территориях. У животных разного вида состав органики отличается. В зависимости от характеристик биоматериала подбирается доступная утилизирующая технология.

Компостирование

По агрохимическим свойствам компостированный навоз в отличие от свежего в разы превосходит его по микроэлементному составу. Метод подходит для ведения органического земледелия.

Способов компостирования несколько, они отличаются по длительности периода перегнивания и типу укладки навозных слоев.

Экскременты в любой форме (жидкой, твердой, смешанные с подстилкой) размещают слоями в бурты по следующему принципу:

первым стелется переработанный субстрат с прошлого года;
вторая прослойка (древесная зола, трава, испорченные овощи и фрукты, опилки);
на 2 слоя укладываются свежие фекалии;
пласты поливаются водой и чередуются до достижения 2—4 метров в высоту.

Пересыпные материалы выбирают в зависимости от типа отходов. Экскременты свиней лучше пересыпать торфом, а коров стружкой или опилками.

Внутри такой кучи протекают бродильные процессы при температуре до 60°С, при которой гибнут бактерии, личинки, семена. Правильно приготовленный компост определяется по параметрам:

сыпучести;
отсутствия неприятного запаха;
однородности.

Вермикомпостирование

Это метод утилизации навозных масс с помощью червей. Их пищеварительная система подвергает отходы животноводства биохимическим изменениям. Внесение вермикультуры позволяет переработать органику в ценное удобрение — биогумус.

Заселение червей проводят только после завершения брожения в компостной куче, когда основная часть азота и метана выделилась. Период обычно составляет несколько месяцев, после маточную культуру заселяют на поверхность кучи из расчета 10-12 тыс. особей на м2.

Дождевые черви для переработки навоза используются следующих видов:

Калифорнийский;
Еисения фоэтида;
Красный гибридный;
Ломбрикус рубелиус.

Ферментированные экскременты идеально подходят вермикультуре в качестве питательной базы, но иногда она может не справиться. Такие случаи встречаются, когда черви при переработке коровьего навоза с высоким содержанием протеина погибают, если у коров (особенно бычков) преобладало белковое питание.

Метод внесения бактерий

Облегчить уборку мест нахождения животных помогает внесение в подстилку бактериальных штаммов, которые перерабатывают органику. Ферментационные средства активизируются при попадании на экскременты, подстилочный материал при этом сохраняется и необходимость убирать загоны сокращается до трех раз в год.

При активной деятельности микробов выделяется тепло, которое согревает животных. Немаловажным свойством работы бактерий для переработки навоза является устранение едкого аммиачного запаха.

Оборудование для переработки

На фермах оборудование для переработки навоза устанавливают исходя из выбранного способа утилизации и объема образования испражнений за сутки. Наиболее удобны не отдельные конструкции, а комплексные технологические линии по переработке органических отходов. В их основную комплектацию включены:

миксер, перемешивающий массы до гомогенного состояния;
погружной насос для перекачивания однородной жижи;
сепаратор для переработки навоза в жидкую и твердую фракции;
навозонакопитель для отсепарированной жидкой части;
транспортер твердой фракции на место компостирования.

Органическую массу в буртах периодически нужно перемешивать. Для этого нужны ворошители компоста. Это техника (бывает самоходная и прицепная), смешивающая компостные слои.

Биоустановки для переработки навоза в топливо называются метантенками. Это герметичные камеры, в которых проходит биометаногенез (сбраживание отходов с выделением газа). Внутри резервуаров присутствует система перемешивания. Отходящий метан накапливается в газгольдерах. Биогазовый энергоисточник может обеспечивать предприятие бесплатным отоплением и электричеством.

Способы хранения навоза

Уборка, утилизация и переработка навоза на фермах должна выполняться согласно требованиям ветеринарно-санитарных правил Минсельхозпрода РФ. Вместимость навозохранилищ рассчитывается с учетом суточного образования экскрементов и частоты их удаления.
Различают три способа хранения:

[info-box type=»bold»]Рыхлый (горячий).[/info-box]
Проходит с большой потерей азота, жижи и ценных органических веществ. Из-за неравномерной укладки в одних местах массы быстро разлагаются, в других медленно. Удобрительная ценность такого продукта резко снижается.
[info-box type=»bold»]Рыхлоплотный (горячепрессованный). [/info-box]
Вначале в хранилище навозные массы укладываются высотой не больше одного метра. В течение недели внутренняя температура слоя достигает 60—70°С, в конце его утрамбовывают. Сверху насыпают следующий пласт, выдерживают до нужной температуры и снова прессуют. Действия повторяются до скопления двух-трехметровой кучи.
[info-box type=»bold»]Плотный (холодный).[/info-box]
Этот вариант хранения наиболее выгодный для будущей подкормки. Экскременты животных размещают пластами в полевые штабеля. Каждый новый слой уплотняется сразу до трехметровой высоты. Спрессованный бурт укрывают торфом, соломой. Из-за замедленной микробиологической активности температурные процессы в толще не превышают зимой 25°С, летом 35°С. Качество такого навоза после анаэробной переработки максимально приближено к требованиям ГОСТ.

Для насыщения перегноя фосфатами, пласты пересыпают фосфоритной мукой.

Гранулирование, как способ утилизации навоза

Однородный компост всегда улучшает аэрационные свойства почвы, обеспечивает ее всеми питательными веществами. В сравнении с компостированием на фермах выгодно организовывать технологические линии гранулирования отходов животноводства.

Гранулированный продукт пригоден для длительного хранения и перевозки на большие расстояния. По качеству он не уступает, а спрос на него выше. В отличие от коровьего и свиного навоза гранулированию лучше поддается конский и куриный помет.

Технология производства высушенного биоматериала заключается в следующем:

влажную пометно-подстилочную массу загружают в биореактор для переработки;
избыток влаги удаляется в высокотемпературных сушилках;
сухой материал поступает на ленту для грануляции.

При отсутствии подстилки, что встречается при клеточном содержании птиц, влажность помета доходит до 80% (при этом сушка затруднена). Проблему решают путем смешивания экскрементов с торфом, зерноотходами, соломой.

Гранулирование птичьего помета — это высокорентабельный бизнес. При себестоимости производства тонны удобрения в 2500 рублей, [info-box type=»bold»]цена реализации доходит до 10000 рублей.[/info-box]

Применение биопрепаратов для переработки навоза

Многократно увеличить полезные свойства отходов сельскохозяйственных животных и ускорить их созревание можно путем внесения препаратов в компостные слои или подстилку. Это безопасная биологическая переработка навоза, преимущества которой очевидны:

компост образуется в 4 раза быстрее (строить огромные навозохранилища не нужно);
подстилочный способ сопровождается выделением тепла;
окружающая среда животных остается чистой.

Для полноценной переработки навоза КРС требуется большая толщина подстилочного материала, так как крупные животные сильно утаптывают слой и работа бактерий останавливается.

Производители предлагают биопрепараты узкой направленности для утилизации экскрементов отдельных видов животных. В препаратах культурные штаммы микроорганизмов отличаются, но в основном составы похожи содержанием:

лактобактерий (преобразуют молочную кислоту в субстрат);
дрожжей, перерабатывающих любой тип подстилки в биогумус;
ферментов (катализаторы бродильных процессов).

Переработка навоза в биогаз

На фермерских угодьях отходы животноводства можно превратить в настоящее биотопливо. Переработка навоза в топливо проходит в герметичных емкостях — биореакторах. В них по системе труб поступают жидкие экскременты животных.

Более сухие типы фекалий разбавляют водой, для свиного навоза разбавление не требуется из-за большого содержания мочи.

Внутри реактора под действием заданной температуры начинаются бродильные процессы. В анаэробных условиях на третьи сутки начинает выделяться газ (при работе термофильных бактерий).

В фильтрующих резервуарах метан очищается от углекислоты и примесей сероводорода. Биометан скапливается в газовых баллонах. Газ подходит для продажи или энергоснабжения самого животноводческого комплекса.

Оставшийся после брожения шлам представляет собой ценное органическое удобрение. Биомасса обезврежена от глистов, опасной флоры, сорных семян.

В Европе и на Западе технология утилизации навозных отходов в топливо широко распространена из-за высоких цен на энергоносители. При покупке перерабатывающих биоустановок, государство дает фермерам льготное кредитование и систему компенсаций. В России из-за доступности топливных ресурсов оборудование для переработки навоза в газ устанавливают редко.

Переработка навоза в картон

На сегодня разработана технология переработки навоза в картон и бумагу. Это особенно актуально для стран лишенных леса. По мнению ученых American Chemical Society (Национальное химическое сообщество США) отходы животноводства являются полноценным источником целлюлозы. Такой способ производства бумажной продукции менее энергоемок, так как растительные волокна прошли ферментацию в желудке животных. Материал получается экологически чистым.

Идея превращения отходов животноводства в бумагу и картон пришла венскому профессору Александру Бисмарку. Со своей командой он экспериментировал с разными образцами экскрементов. Наиболее подходящими стали фекалии коров, лошадей и слонов.

Навозные массы перерабатываются в два основных этапа:

отходы обрабатывают раствором гидроксида натрия для удаления белков, мертвых клеток, лигнина (полимерные растительные соединения);
оставшаяся масса очищается гипохлоритом натрия. Это сильный окислитель для отбеливания и дезинфекции целлюлозной биомассы. Для картона отбеливание не проводится, поэтому концентрацию средства снижают.

Индийская компания The Great Elephant Poo Poo Paper Company силами ручной переработки выпускает фактурную бумагу для поделок из слоновьего навоза.

Ускоренная ферментация с использованием гуматов

Беспрерывное выращивание сельскохозяйственных культур на одном участке приводит к снижению гумуса и деградации почвы. Земледельцы обязаны контролировать круговорот питательных веществ путем внесения органических и минеральных удобрений.

Агрономы подсчитали, что компостированные традиционным способом отходы животноводства до 75% минерализуются и лишь 25% идет на восстановление гумуса. Для решения такого дисбаланса в слои навозного компоста добавляют гуматы. Гуминовые соединения активируют процесс ферментации в буртах и ускоряют созревание навоза.

Гуматы натрия или калия повышают удобрительную ценность экскрементов, дополнительно обеззараживают фекалии и устраняют неприятный запах. Такая подкормка благотворно влияет на рост и развитие растений.

Схема получения ферментированного продукта на примере куриного помета:

соотношение органики и гумата для смешивания колеблется от 10:1 до 10:5 и зависит от кислотности биоматериала;
жидкая пометно-гуматная масса отправляется в сушилку и выдерживается при температуре 100—150°С;
высушенный материал гранулируется.

Настаивание

В домашних хозяйствах для приготовления быстрой подкормки отходы жизнедеятельности животных настаивают. Чаще всего для настоев берут коровий или конский навоз.

Удобрительная смесь готовится в течение недели и не уступает по качеству перепревшему навозу. Для раствора берется навозная масса и смешивается с водой в соотношении 1:2. Тару желательно брать пластиковую, так как металлическая ржавеет. Емкость устанавливают на солнечное место и выдерживают до 7 суток. За этот период раствор успевает перебродить. Перебродившую жидкость сливают, а донный осадок выкладывают в компостную яму.

Концентрированный раствор губителен для растительности.

Неразбавленным составом подкармливать растения нельзя. Лучше придерживаться традиционных пропорций объема настоя к воде для разбавления:

куриный помет 1:15;
другие виды экскрементов 1:10.

Применение свежего навоза

Фермеры и дачники знают об опасности внесения свежего навоза для подкормки растений. Но в некоторых случаях такое удобрение уместно и повредить культурам не может.

Неперегнившую массу используют для:

[info-box type=»bold»]Подогрева почвы. [/info-box]
В теплицах перед посадкой семян снимают плодородный слой. В выкопанные траншеи засыпают свежий навоз. Чтобы усилить выделение тепла можно добавить биопрепарат. Сверху укладывается разделяющий пласт грунта, снятую почву возвращают на место.
[info-box type=»bold»]Удобрения площадей под паром. [/info-box]
После сбора урожая биомассу равномерно распределяют по участку: на дачах вручную, в крупных хозяйствах навозоразбрасывателем. Удобренную территорию перекапывают или перепахивают.
[info-box type=»bold»]Компоста. [/info-box]
Огородники сбрасывают в одну яму растительные и пищевые остатки, свежие отходы животных и через год получают перегной высокого качества.

Какие виды удобрений можно производить?

В агропромышленном комплексе России распространено изготовление четырех типов удобрений:

перегной;
сапропель;
гранулы;
минеральная вода и жидкая подкормка.

В связи с неблагоприятным воздействием на экологию отходам жизнедеятельности животных присвоены 3 и 4 классы опасности. По ФЗ No 458 от 2014 года сельхозпредприятия, ведущие бизнес по продаже удобрительных смесей, без лицензии на переработку навоза не могут осуществлять данный вид деятельности. За нарушения полагается штраф:

должностным лицам 10—30 тыс.руб.;
юрлицам 100—250 тыс.руб.

Иные случаи использования навозных масс разъяснены Минприроды. Если предприятие занимается переработкой кроличьего навоза, утилизацией помета птиц и КРС для собственных нужд (удобрение прилегающих территорий занятых под растениеводство), то природоохранное законодательство не требует лицензировать деятельность, разрабатывать проект нормативов образования отходов и лимитов на их размещение.

Перегной

Это самый распространенный способ получения высокоценных удобрений в фермерских хозяйствах. В буртах внутри субстрата происходит перегнивание в течение года. При изменении условий путем добавления биопрепаратов или гуматов на каждый слой органики процессы ускоряются и занимают 60-90 дней.

Сапропель

В естественных условиях сапропель образуется на дне рек и озер. По сути это донный ил, который подходит в качестве растительной подкормки. Другой тип сапропеля получают при производстве биогаза из навоза. В метантенках под влиянием перерабатывающих бактерий проходят бродильные процессы.

После завершения газообразования навозные массы разделяются на жидкую и твердую фракции, которые удаляются из накопителей. Минерализованная вода идет на жидкую подкормку, а осадок используют как удобрение длительного действия. Такой состав поддерживает плодородие почвы до 5 лет.

Гранулы

Гранулированные удобрения из любого типа навоза—это концентрированная подкормка. Спрессованные гранулы содержат оптимальный комплекс необходимых питательных веществ для растений. При внесении в почву сроки созревания урожая сокращаются, а урожайность увеличивается на 30%.

[info-box type=»bold»]Сухие шарики предварительно замачивают в воде на 2 недели. [/info-box]Нормы расхода для отдельных видов культур производители указывают на упаковках.

Минеральная вода и жидкая подкормка

Минерализованную воду получают с помощью сепаратора. В аппарат загружают свежие фекалии и отжимают. Такая смесь очень насыщенная и может погубить культуры. Органическую жидкость разводят водой 1:100 и поливают почву.

Жидкую подкормку готовят в биореакторах и лагунах. Для этого на резервуаре устанавливают кран на среднем расстоянии 50 см от уровня жидкости. Перебродивший состав сливают и вносят под растения.

На фермах отходы жизнедеятельности животных образуются в огромных количествах. Природоохранное законодательство запрещает сливать непереработанные навозные массы на поля, в водоемы. Утилизация навоза сохраняет экологическую обстановку и обеспечивает аграриев высококачественными удобрениями.