Комбинированные методы

Комбинированные методы обеззараживания масс животноводческих отходов, основанные на биохимических процессах, протекающих в естественных условиях при температуре выше 18°С, применяют для длительного хранения в открытых или закрытых навозохранилищах (лагунах), отстойниках-накопителях, прудах-отстойниках, биологических прудах и т.д. Навозохранилище — это гидроизолированный котлован прямоугольной, круглой или вытянутой (в форме траншеи) формы, в котором навоз перепревает перед запашкой на поле (рис. 6.5). Способ устройства навозохранилища зависит от климатических условий, состава, консистенции и влажности навоза. Существует три типа навозохранилищ: открытое наземное с твердым дном глубиной около 0,5 м (см. рис. 6.5, а) открытое заглубленное в землю с облицовкой стен и дна бетоном или влагонепроницаемыми геосинтетическими материалами глубиной 1,5-^2,0 м (см. рис. 6.5, б) закрытое с облицовкой стен и дна и влагонепроницаемым перекрытием.

Заглубленные навозохранилища

Рис. 65. Заглубленные навозохранилища

В регионах с теплым климатом открытые наземные навозохранилища располагают на возвышенном месте с северной стороны от фермы и загораживают экраном из деревьев и кустарников во избежание высушивания и для предохранения от снежных заносов. В регионах с более холодным климатом заглубленные навозохранилища располагают в виде котлованов вокруг помещения фермы либо непосредственно под фермой.

В отстойниках одновременно могут происходить процессы биологического анаэробного сбраживания в нижних слоях и аэробного окисления навозной массы в верхних уровнях. Аэробное разложение может быть интенсифицировано с помощью турбин-аэраторов, обеспечивающих концентрацию кислорода 1—2 г/л и введения биопрепаратов, содержащих специально подобранный биоценозов бактерий. За счет этого обеспечиваются:

  • • биодеструкция высокомолекулярных органических веществ: белков, жиров, углеводов, волокон, целлюлозы, гемицеллюлозы, лигнина до более простых соединений, г.е. до состояния перепревшего навоза;
  • • дефосфотация, г.е. биологическое связывание биогенных элементов фосфора и фосфатов;
  • • интенсификация процессов нитрификации и денитрификации и ускорение процессов извлечения альбуминного азота;
  • • снижение концентраций сероводорода, меркаптанов и аммиака в воздухе в зоне сбора и хранения навоза за счет интенсификации процессов нитрификации в лагуне;
  • • интенсификация микробного самоочищения и обеззараживания навоза.

Перепревший таким образом навоз содержит азот и органические вещества в легкоусвояемой для растений форме и готов к применению в качестве органо-минерального удобрения.

В естественных условиях процесс переработки занимает более трех месяцев, а осевший осадок вычищают раз в 2—3 года. Использование бактериологических препаратов и системы аэрации позволяет сократить сроки перегнивания до двух месяцев. Система проста в обслуживании, дешева, но при этом работоспособна только в теплое время года, а потери аммиачного азота достигают 90%. В аэробных условиях происходит частичное разложение органических веществ и уничтожение большинства патогенных микроорганизмов.

В лагунах закрытого типа преобладают анаэробные процессы, при этом устанавливается температурный режим 30—38°С с кислотностью среды pH = 6,7-^7,5. Такие отстойники устраивают непосредственно под помещением фермы и накрывают геотекстильным материалом. В этом случае потери питательных веществ меньше, но они опасны с санитарной точки зрения (различные виды сальмонелл выживают в них до 3 лет). Очистка анаэробных лагун происходит через 5—8 лет.

Для комбинированной очистки стоков животноводческих комплексов также используются системы каскадных проточных биологических прудов с целью полной очистки или для доочистки животноводческих стоков, предварительно прошедших биологическую обработку. На рис. 6.6 представлена схема системы комплексной очистки с использованием проточных прудов- очистителей (опытное животноводческое хозяйство в Московской области).

Количество секций проточных биологических прудов должно быть не менее четырех, при этом продолжительность нахождения сточных вод в прудах определяется экспериментально для каждого климатического района и в зависимости от климатических условий и сезона может составлять от 5 до 14 сут. В зимний период сточные воды перенаправляются в пруды- накопители [8].

Следует отметить, что очищенная таким образом вода может быть использована только для полива или для других технических нужд, так как не обеспечивает полного освобождения от патогенной микрофлоры.

Схема очистки стоков свинокомплекса в рыболовно-биологических прудах (по А. С. Гринину, В. II. Новикову, 2002)

Рис. 6.6. Схема очистки стоков свинокомплекса в рыболовно-биологических прудах (по А. С. Гринину, В. II. Новикову, 2002):

  • 1 приемный резервуар; 2 — разделительная установка; 3 — площадка для биотермического обеззараживания (органическое удобрение);
  • 4 вертикальный отстойник; 5 — карантинные емкости; 6 — установки термического обеззараживания стоков; 7 — пруд-накопитель;
  • 8 водорослевый пруд; 9 — рачковый пруд; 10 рыбоводный пруд;
  • 11 пруд-накопитель чистой воды

Методы биокомпостирования широко используются для приготовления высокоэффективного органического удобрения. Такой переработке могут быть подвергнуты сухой навоз или твердые осадки, образующиеся после отстаивания стоков, с влажностью менее 80%. Влажность навоза напрямую зависит от способа его уборки из животноводческих помещений и может осуществляться вручную или методом гидросмыва, однако оба метода достаточно не эффективны. При уборке вручную обеспечивается низкая влажность, что опасно для обслуживающего персонала и не подходит для условий крупных животноводческих комплексов. При гидросмыве происходит сильное разбавление навозной массы, что увеличивает сроки выживания патогенной флоры. Более современными являются самотечные технологии, включающие обустройство открытых навозных каналов (шириной от 1,8 до 3 м и глубиной 0,2 м), расположенных по периметру помещения фермы, с использованием дельта-скреперов — специальных скребков ^-образной формы, в автоматическом режиме совершающих поступательно-возвратные движения и постепенно перемещающих навоз по каналу к навозохранилищу.

Биокомиостирование представляет собой биотермический процесс ускоренной аэробной биоферментации органической массы, проводимый для получения гумифицированного, содержащего полезную микрофлору, субстрата (компоста), обогащенного основными питательными элементами — азотом, калием, фосфором, микроэлементами. Чаще всего компост используют в качестве органического удобрения на полях.

Среди способов компостирования можно выделить три основных: компостирование грядами (буртами), статическими кучами и механическое.

Компостирование грядами (рис. 6.7, а) происходит в естественных условиях: субстрат с добавками оформляют в гряды треугольного сечения с основанием 1,8^-4,6 м и высотой 0,9^-1,5 м. Для обеспечения естественной вентиляции и аэробных условий брожения субстрат необходимо периодически ворошить. Для предотвращения выветривания и для защиты от мух гряды укрывают мембранным геотекстилем.

В случае компостирования статическими кучами, которые имеют форму штабеля трапециевидной формы с высотой 3^-5 м и длиной в нижней части 6-Н2 м, в основание штабеля на водонепроницаемую площадку укладывают перфорированные трубы для обеспечения принудительной вентиляции. Воздух подается воздуходувной установкой или отсасывается вентилятором. Для сбора поверхностного стока по периметру площадки обустраивают водоотвод. Субстрат укрывают готовым компостом или торфом слоем 20 см и более. Покрытие защищает компост от мух и грызунов и обеспечивает теплоизоляцию субстрата (рис. 6.7, 6). В обоих случаях биокомпостирование проводится на открытых площадках в непосредственной близости от источника образования отходов. Обычно срок созревания компоста с применением биопрепаратов при оптимальных условиях составляет пять-шесть недель.

Компост не должен содержать токсичных веществ, патогенных микроорганизмов и вредителей, поэтому для интенсификации процесса и обеззараживания используются специально подобранные биопрепараты (Bionex Animal WT, Bionex Compost, Уникал-р, Микрозим™ и др.), которые представляют собой синергический биоценоз 6—12 видов естественных почвенных термофильных аэробных и анаэробных факультативных сапрофитных микроорганизмов с добавлением натуральных ферментов — внеклеточных белков, расщепляющих органические субстраты: целлюлозу, лигнин, волосы, жиры, белки и волокна.

Способы компостирования органических отходов

Рис. 6.7. Способы компостирования органических отходов:

а — грядами; б — статическими кучами

Процесс биокомпостирования протекает в две фазы. Первая — обусловлена интенсивным размножением микроорганизмов и продолжается одну- три недели. В результате протекающих биохимических реакций температура субст рата повышается до 50—80°С, происходит его обеззараживание и уменьшение объема. Вторая фаза — более длительная, продолжается от двух недель до полугола. В это время преобладает развитие простейших и членистоногих организмов, наблюдается понижение температуры до 35°С и происходит созревание компоста. В обеих фазах процесс разложения органического вещества происходит более интенсивно в летнее время, при благоприятных температурах окружающего воздуха.

Под действием микроорганизмов в биомассе существенно снижается содержание токсических компонентов, подавляется развитие патогенных грибов, бактерий и вирусов, гибнут вредители, происходит разложение целлюлозы без потери азота.

Механический способ биокомпостирования представляет собой комбинированную технологию ускоренного биотермического компостирования в «биореакторе» (рис. 6.8). Перепревший, обезвреженный при достаточно высокой температуре (до 75°С) и высушенный навоз может использоваться в качестве подстилки для животных, для изготовления топливных брикетов или биодобавок к кормам.

В этом случае аэробный процесс компостирования осуществляется при начальной температуре 35°С и постоянной продувке воздухом. Тепло, выделяющееся во время протекания экзотермических реакций, разогревает до 7(Н75°С и подсушивает биомассу без применения дополнительного подогрева за 24 ч. Перемешивание и продвижение биомассы вдоль реактора происходят за счет медленного вращения барабана вокруг своей оси и использования специальных лопаток внутри корпуса барабана. Резервуар реактора может быть открытым или закрытым, а операции загрузки осадка и добавок, перемешивания и выгрузки готового компоста полностью механизированы.

Режимы обработки и схема биореактора

Рис. 6.8. Режимы обработки и схема биореактора1

Для утилизации навоза и получения сухой навозной обеззараженной массы на практике также используется метод прямой термообработки (рис. 6.9). Суть метода заключается в измельчении полужидкой массы в центробежной механической форсунке 4 и высушивании нагретым воздухом в трубе-сушилке 6. [1]

Схема установки для высокотемпературной переработки навоза

Рис. 6.9. Схема установки для высокотемпературной переработки навоза

  • (по А. С. Гринину, В. Н. Новикову, 2002):
    • 1 — навозопровод; 2 — вентилятор высокого давления; 3 — трубопровод;
    • 4 — центробежная механическая форсунка; 5 — камера сгорания топлива;
    • 6 — труба-сушилка; 7 — циклон-разделитель; 8 — емкость для сбора сухой массы; 9 — циклон-отделитель; 10 — конденсатор; 11 — поступление и отвод воды для работы конденсатора; 12 — отвод сухой массы; 13 — конденсат

Для ускорения процессов биокомпостирования и улучшения товарных качеств готового компоста разработаны биотехнологии, использующие дождевых червей и личинок синантропных мух, которые позволяют трансформировать биомассу в 20 раз быстрее, чем это происходит в природе. Так, в процессе жизнедеятельности личинок мух получается до 50% органического дезодорированного удобрения (биоперегноя). Аналогичным методом является метод вермикуляции — использование дождевых червей, но он может применяться для частично перепревшего навоза.

  • [1] URL: http://wvw.biokompleks.ru/vork/manure/podstilka (дата обращения: 27.03.2014).
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >