Новые технологии в сельском хозяйстве

Альтернативные технологии переработки отходов

Альтернативными технологиями переработки отходов являются использование личинок домашней мухи, микро- и макроорганизмов, применение биогазовых установок и технологий сжигания органики. Однако самой популярной среди них специалисты называют вермикультивирование — переработку навоза при помощи дождевых червей. При этом получают гумусное удобрение, а из червей — полноценный белок, скармливаемый рыбе, птице и скоту.

Производством биогумуса посредством вермикультивирования занимаются в основном небольшие животноводческие хозяйства.

Биогазовые установки очень популярны в Европе, где государственные компенсации на их строительство достигают 90%, но в России они не получили широкого распространения по причине своей крайне высокой стоимости. Кроме того, основными сдерживающими факторами распространения биогазовых установок являются относительно невысокие цены на природный газ и низкие температуры зимой на большей части территории России, что делает использование данных установок нерентабельным. К тому же они сложны в проектировании и строительстве, и трудности их освоения усугубляются отсутствием опыта у российских производителей.

Наибольшие успехи в разработке и внедрении технологий переработки навоза в России достигнуты компанией «Биокомплекс», которая осуществляет поставку оборудования, монтаж, проектирование и строительство очистных сооружений, цехов разделения навоза для свинокомплексов, птицефабрик и ферм КРС.

«Биокомплекс» предлагает комплексное решение по утилизации и переработке жидких стоков навоза или помета, основанное на разделении (сепарировании) стоков (как густых, содержащих до 12% сухих веществ, так и сильно разбавленных, содержание сухих веществ менее 1%) с последующей переработкой отделенной твердой фракции в высококачественные удобрения, подстилку для КРС или топливо для пиролизных теплогенераторов.

Животноводческие стоки — это смесь твердых частиц и жидкости. Решение проблемы заключается в том, чтобы отделить твердые частицы прежде, чем их загрязняющие окружающие среду элементы растворятся в жидкости. Разделение — удаление твердых частиц из жидких стоков навоза или помета — ключевой момент в решении этой проблемы, который позволяет снизить объем отстой­ников в 2,5 раза, упростить технологию внесения, уменьшить сроки хранения, увеличить эффективность биологических очисток и минимизировать вредное влияние на окружающую среду.

Шнековый пресс — сепаратор для разделения навоза — лучшее из доступного сегодня оборудования для выполнения данной операции. Данный аппарат позволяет выдавливать всю свободную воду. Это единственное оборудование для переработки навоза и помета, эффективно отделяющее твердые составляющие, которые на выходе становятся сухими и рассыпчатыми, а концентрация сухих веществ в биомассе составляет до 40%.

Отсепарированная твердая фракция — сухая, пористая, рассыпчатая биомасса с низкой адгезией — идеально подходит для использования в качестве подстилки для КРС, переработки в высококачественное органическое удобрение за счет компостирования в чистом виде и как топливо для пиролизных теплогенераторов.

Шнековый сепаратор навоза отличается высокой производительностью (до 60 м3/ч жидкого навоза или помета), очень экономичен (4...5,5 кВт), самоочищается и не потребляет дополнительную воду.

Сепаратор имеет простую, удобную систему управления, причем возможна полностью автоматическая работа. Сепаратор навоза очень надежен и не нуждается в обслуживании, может работать под открытым небом даже зимой.

Для переработки стоков с нескольких ферм или очистки навозонакопителей предлагается мобильный сепаратор навоза, который используется с высокой эффективностью для осушения и очистки отстойников (лагун и навозонакопителей) и при этом ничего не оставляет после себя.

Компостирование твердой фракции может осуществляться без дорогостоящего оборудования на специально выделенных площадках с применением простейшей перемешивающей техники.

Готовый компост — высококачественное органическое удобрение — вносится на поля, фасуется в мешки, или на его основе производятся грунтоматериалы.

При сжигании твердой фракции в качестве топлива в пиролизных теплогенераторах получаемая тепловая энергия может быть направлена на отопление помещений, ферм, теплиц и др., а также для получения пара.

Использование отдельной твердой фракции навоза в качестве подстилочного материала для крупного рогатого скота вместо соломы, песка или опилок имеет следующие преимущества:

1. отсутствие расходов на закупку и перевозку соломы, песка или опилок;
2. подстилка может немедленно вноситься и помещаться в стойла;
3. подстилка не содержит патогенной микрофлоры;
4. не вредит здоровью вымени и исключает вероятность появления мастита вымени;
5. подстилка непривлекательна для паразитов, мух и грызунов.

Использованная подстилка из твердой фракции навоза — это хорошее органическое удобрение, не загрязняющее поле.

Жидкая фракция после сепарации характеризуется нейтральной реакцией, сбалансированным соотношением фосфора, азота и калия — 1,4:1,6:1,6. Содержание коллоидных взвешенных веществ — менее 1%. Жидкая фракция используется при повторном гидросмыве или в качестве органического удобрения при орошении почв.
Для обеззараживания и удаления запаха из отделенной жидкой фракции навоза применяется система электролитической стерилизации «БиоОлигомат».

Принцип работы системы «БиоОлигомат» основан на олигодинамическом эффекте, который возникает при электролитическом пропускании через жидкую фракцию навоза ионов меди для разрушающего воздействия на микроорганизмы и бактерии, содержащиеся в навозе. Благодаря этому осуществляется:

• Стерилизация патогенных микроорганизмов. При помощи обработки системой «БиоОлигомат» достигается почти полная стерилизация патогенных микроорганизмов, присутствующих в сточных водах.
• Удаление неприятных запахов. Благодаря системе можно дезодорировать сточные воды, чтобы при их хранении и агрономическом использовании они не выделяли неприятные запахи.
• Стабилизация органических веществ. Отделенные сточные воды, стабилизированные системой, можно использовать для поверхностного внесения в качестве удобрения. Такое удобрение не повредит растениям.

В качестве примера использования навоза как источника получения газа рассмотрим биогазовые системы от группы компаний Big Dutchman (Германия).

Big Dutchman наряду с внедрением инновационных технологий и оборудования для птицеводства и свиноводства занимается поставкой на рынок биогазовых систем и специально для этого имеет в своем составе подразделение «Возобновляемые источники энергии».

Биогаз — сгораемый газ, который состоит из следующих компонентов: 50...70% метана (СН4); 30...50% двуокиси углерода (С02); до 2% газов, содержащихся в малых количествах (аммиак, гидросульфат и т. д.).

Теплотворная способность биогаза составляет до 7 кВт ч/куб.м (в зависимости от содержания СН4). По сравнению с природным газом (также содержащим СН4 в качестве главной составляющей) этот показатель биогаза несколько ниже.

Производство биогаза — биохимический процесс, протекающий в бескислородной среде (в анаэробных условиях), когда происходит разложение органических субстанций под воздействием микроорганизмов путем ступенчатого процесса. Анаэробное разложение различных субстратов зависит главным образом от состава последних, а именно от:

1. содержания в них сухого вещества (СБ);
2. количества летучих твердых веществ;
3. химического состава органических частей (углеводы, жиры, протеины, балластные вещества).

Для производства биогаза могут быть использованы практически все субстанции органического происхождения, не содержащие большого количества волокон (деревянных компонентов) и разлагающиеся в анаэробных условиях. В качестве основного субстрата в первую очередь применяется навозная жижа со свиноводческих ферм и ферм для содержания крупного рогатого скота. Органические отходы улучшают выход биогаза. Например, в Германии практикуется сбраживание энергетических растений (возобновляемого сырья) с добавлением к растительной массе навозной жижи или без нее.

При проектировании биогазовых установок необходимо иметь информацию о:

1. виде и количестве загружаемого материала;
2. будущем использовании произведенного биогаза;
3. средствах финансирования;
4. индивидуальных местных особенностях;
5. использовании остатков брожения.

При определении концепции планирования биогазовых установок важно определить следующие позиции: мезофильные (~38°С) или термофильные (~55°С) условия процесса, одно- или двухступенчатый процесс, перемешивание субстратов, отопление ферментатора, система подачи материалов для сбраживания, производительность ферментатора по навозу.

Основные процессы биогазовой установки:

1. предварительное хранение исходного сырья;
2. предварительная обработка загружаемых материалов полностью либо частично (например, пастеризация);
3. сбраживание;
4. хранение остатков сбраживания (например, в емкостях, лагунах и т. д.);
5. при необходимости подготовка и переработка остатков сбраживания;
6. использование газа, в большинстве случаев — блок ТЭЦ для одновременной выработки электро- и тепло-энергии.

Внедрение биогазовых установок позволяет создать возобновляемые источники энергии вблизи от потребителя. Кроме того, полученное в процессе сбраживания экологически чистое органическое удобрение значительно повышает урожайность сельскохозяйственных культур.

С учетом этих факторов во многих странах мира ведется интенсивное внедрение биогазовых установок. Так, по состоянию на январь 2010 г. в Германии насчитывалось около 5 тыс. установок, в 2010 г. планировалось введение в действие еще 800. К 2020 г. 20 тыс. установок позволят получить 6 тыс. МВт энергии. Следует отметить, что в Германии имеются стабильные экономические условия для производства биогаза.

В России в последнее время также проявился большой интерес к биогазовым установкам. На совещании «О приоритетных направлениях обеспечения продовольственной безопасности страны» в Белгородской области президент РФ отметил необходимость внедрения «зеленых тарифов» и дал поручение членам правительства отдельно заняться этой проблемой.