Производство органических удобрений из птичьего помета: оборудование и технология

Органические удобрения из птичьего помета

Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов является актуальной задачей современности, и в этой связи перед современной наукой стоит ряд конкретных задач, обусловленных присутствием в биосфере соединений являющихся токсичными для человека и окружающей среды, способных аккумулироваться в живых организмах и вызывать нежелательные сдвиги в обменных процессах.

Известно, что птичий помет является источником развития патогенной микрофлоры. При разложении органических веществ из пометной массы выделяются аммиак, метан, сероводород, окись углерода, другие вещества. В помете находятся медикаментозные средства, применяемые для дезинфекции птичников. Все эти компоненты представляют опасность для человека и окружающей среды, поэтому такой помет требует особого подхода к утилизации и переработке.

В настоящее время более 2,4 млн. га земли занято под хранение помета, из которых 20% уже являются сильно загрязненными, 54% - загрязненными, 26% - слабо загрязненными. Экологический ущерб от нарушения регламентов использования нативного (безподстилочного) помета в настоящее время оценивается в 150 млрд. рублей.

В то же время растениеводство остро нуждается в эффективном удобрении. Несмотря на то, что Россия является одним из основных производителей минеральных удобрений, вносится в почву на 1 гектар на порядок меньше, чем 46 в развитых в сельском хозяйстве государствах, что является одной из причин снижения плодородия и недобора урожая сельскохозяйственных культур.

Птичий помет характеризуется более высоким содержанием азота, фосфора, калия по сравнению с навозом. В его состав входят микроэлементы. В 100г сухого помета содержится 15-38 мг Mn;12-39 мг Zn; 1,0-1,3 мг Co; 0,5 мг Cu; 367-900 мг Fe. Примерно ¾ сухого вещества состава – органическое.

Для устранения негативных явлений возникает необходимость замкнутых циклов производства продукции птицеводства и переработки помета. Одним из вариантов организации замкнутого цикла производства является схема, представленная на нижеследующем рисунке. 

По действию на урожайность культур питательные вещества обработанного птичьего помета почти не уступают равному количеству питательных веществ минеральных удобрений. Однако, так как питательные вещества в птичьем помете находятся в органической форме, они меньше вымываются из почвы, поступают в почву постепенно, на протяжении длительного периода, не создавая высокой концентрации солей, что повышает не только урожай, но и его качество (содержание витаминов, сахаров, белков, крахмала увеличивается, а нитриты не накапливаются). 

В Российской Федерации вопросы хранения/переработки экскрементов птиц регламентированы следующими документами:

• ГОСТ 26074-84 (СТ СЭВ 2705-80) Навоз жидкий. Ветеринарно-санитарные требования к обработке, хранению, транспортированию и использованию;
• Ветеринарно-санитарные правила подготовки к использованию в качестве органических удобрений навоза, помета и стоков при инфекционных и инвазионных болезнях животных и птицы;
• Гигиенические требования к животноводческим объектам СанПиН 2.2.3. … 2009.

Птичий помет включен в Федеральный классификационный каталог отходов как токсичный отход III класса опасности и за его хранение с птицефабрики взимается базовая плата в размере 1327 руб./т (Постановление Правительства РФ от 13.09.2016г. №913).

Технологии производства органических удобрений из птичьего помета 

В настоящее время нашли свое развитие следящие основные технологи производства органических удобрений из птичьего помета:

Пассивное компостирование сырья

Смесь формируется в штабели высотой не более 2,5 м. Через 6-8 месяцев хранения на полевых площадках происходит созревание смеси в процессе роста и развития мезофильных и термофильных микроорганизмов, в результате чего и образуется компост. Этот метод требует специально оборудованных площадок, техники и большого количества торфа, соломы или других материалов, снижающих содержание влаги. При соблюдении технологии получают биогумус хорошего качества, однако 45 – 55% азота, 10% фосфора и некоторое количество других питательных веществ теряется в виде газов, значительно загрязняя атмосферный воздух.

Интенсивное компостирование сырья

Органическую смесь загружают в специальные ферментеры, процесс созревания происходит за 6-7 суток. Для каждой операции компостирования в ферментер загружается специальный состав микрофлоры, создается оптимальный температурный режим, а в реакционную массу нагнетается воздух, который резко интенсифицирует рост и развитие мезофильных и термофильных микроорганизмов. Однако, в результате интенсивной отдувки реакционной массы происходит и значительная потеря питательных веществ – в процессе компостирования теряется до 65% азота, содержащегося в исходном помете. Стоимость биопрепарата, добавляемого на каждую операцию ферментации является весомой добавкой к стоимости конечного продукта.

Термическая сушка (при высоких температурах) сырья

В основном сушки обычно строятся по принципу многостадийной обработки исходного материала: механическое сгущение (центрифугирование, фильтрация, отжим и т. д.); выпаривание и распыление. Многостадийность использующихся линий сушки приводит к значительным капиталовложениям на этапе формирования участков обезвоживания. Кроме того, процессы выпаривания и распыления, как правило, проводятся при температурах от 190 до 350 ^оС, что недопустимо для таких веществ, как витамины, сахара, некоторые белковые соединения, аминокислоты и т. д.

Кроме того, недостатками известных технологических схем данного метода также являются:

• нерациональное использование тепловой энергии сушильного агента, в результате чего отмечаются высокие удельные затраты топлива;
• предлагаемой технологическое оборудование не обеспечивает герметичности производственной схемы, поэтому в производственной зоне присутствует сильный неприятный запах;
• отсутствие очистки отходящей парогазовой смеси сушильного агента от вредных примесей аммиака, в результате чего наступает ответственность за загрязнение атмосферного воздуха в виде регулярной платы за «выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух стационарными источниками».

Вакуумная сушка (при низких температурах) сырья

Способ вакуумной сушки помета происходит при остаточном давлении 200 – 400 мм. рт. ст. и позволяет обеспечить обработку помета в режиме щадящих температур с сохранением всех полезных свойств химических элементов в органическом удобрении, значительно снизить дельный расход топлива и сократить время процесса сушки. Однако, данный метод получения органического удобрения, как правило, реализуется в периодической технологической схеме, что существенно увеличивает удельные капитальные затраты на производственную установку. 

Следует отметить, что термические методы переработки помета позволяют максимально сохранить в продукте питательные вещества и после переработки жидкого помета получить сухой порошок с заданной влажностью и с содержанием органического вещества 62%, азота, фосфора, калия, соответственно, 4,32%, 2,21%, 1,12%, а сточную воду (конденсат) направить на очистные сооружения для обезвреживания и последующей очистки.

Оборудование для производства органического удобрения