Способы переработки отходов сельского хозяйства

VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2016

ПЕРЕРАБОТКА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ОТХОДОВ И ИХ ВТОРИЧНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

Целью исследования является изучение эффективных способов переработки и утилизации отходов сельского хозяйства. Задачи: проанализировать влияние сельскохозяйственных отходов на окружающую среду; изучить способы утилизации и вторичного использования сельскохозяйственных отходов; разработать рекомендации по утилизации и вторичному использованию сельскохозяйственных отходов.

Методы исследования: теоретический (анализ литературы), ретроспективный, статистическо-аналитический, сбор статистических данных, системный анализ, математической обработки данных. Объектом исследования являются сельскохозяйственные отходы, предмет исследования – методы утилизации сельскохозяйственных отходов.

Сельскохозяйственные отходы делятся на растительные сельскохозяйственные и животноводческие. Растительные отходы сельского хозяйства — это остатки растительности при извлечении необходимой части сельскохозяйственной культуры после сбора урожая и его промышленной переработки. Выделяются две группы таких отходов: сельскохозяйственного производства; перерабатывающей промышленности.

К первой группе относятся отходы, которые остаются после сбора урожая сельскохозяйственных культур – солома, злаковые культуры, стебли подсолнуха и кукурузы, ботва овощных культур и прочее. Ко второй группе относятся остатки перерабатывающей промышленности — шелуха, мякина, кожура и прочее.

Животноводческие сельскохозяйственные отходы — это отходы органического происхождения, в основной массе — навоз и навозные стоки большого рогатого скота, свиней, куриный помет. Сопутствующими им могут быть материалы, которые используются для подстилки — солома, трава, торф.

Актуален поиск альтернативных методов утилизации отходов и сегодня предложены следующие способы: вывоз на поля нативного помета, навоза или стоков, компостирование, переработка навоза и помета на корм, применение биоэнергетических методов и новых технологий утилизации помета, создание рыбоводно-биологических прудов и др.

Подвергая навоз (отход животноводческих ферм) метановому брожению, которое осуществляется в анаэробном процессе ферментации, можно получить биогаз, содержащий 60-65% метана и 30-35% углекислого газа, высококачественное органическое удобрение (твердая фракция), а также богатую азотом, фосфором, калием и другими элементами жидкую фракцию, пригодную для поливки растений.

Установлено, что степень биодеградации органического вещества навоза зависит во многом от содержания лигнина: органика навоза с 10% лигнина во время метанового брожения разрушается на 50-55 % с образованием около 400 нм 3 биогаза из 1 т сухого вещества, при 20 % лигнина — степень биодеградации только 25-27 % и выход биогаза вдвое меньше — 200 нм 3 /т. Продуктивность системы в большой мере зависит от температуры ферментации: в термофильном процессе при 47-55° С продуктивность образования биогаза выше, чем в мезофильном (при 30-35° С).

Термофильный процесс способствует освобождению навоза от патогенной микрофлоры, паразитов, семян сорняков, но, к сожалению, при этом процессе больше полученной энергии (около 30 %) расходуется на поддержание температуры в реакторе. Метан биогаза из навоза дороже природного газа, используемого в народном хозяйстве, однако метановое брожение отходов животноводческих ферм необходимо рассматривать как перспективный технологический процесс, имея в виду защиту окружающей среды и возможность получения высококачественного удобрения.

Другой путь утилизации отходов ферм — их аэробная ферментация, когда через жидкость продувается воздух, что способствует развитию микробов, быстро разрушающих органические вещества. Ферментация в этом случае не дает биогаза, заметно увеличивает энергозатраты на аэрацию, но позволяет наряду с органическим удобрением получать микробный кормовой белок, а сам процесс биодеградации органических веществ идет значительно быстрее, чем при метановом брожении, то есть при анаэробной ферментации. Если жидкую среду обогатить углеродом (метанол, углеводы), то резко увеличивается продуктивность ферментационной системы в расчете на получаемую микробную биомассу.

Таким образом, микробная биоконверсия отходов животноводческих ферм может дать высококачественное удобрение, биогаз, кормовую микробную биомассу и вместе с тем устранить неприятные запахи вокруг ферм, защитить водоемы и почву от загрязнения.

Ограничение отрицательного воздействия на окружающую среду, в том числе и загрязнения органическими отходами, является важнейшей задачей агропромышленного комплекса. Вместе с тем, в условиях экономического кризиса, ослаб механизм контроля за деятельностью предприятий в данной сфере.

Вследствие больших материальных затрат на приобретение минеральных удобрений, органические удобрения заняли центральное место в поддержании плодородия почвы и повышения урожайности сельскохозяйственных культур. В связи с этим возникает необходимость в совершенствовании методов подготовки навоза к применению в качестве органического удобрения.

В настоящее время существует множество приёмов подготовки навоза к использованию:

анаэробное сбраживание, с получением биогаза;

аэробная биотермическая ферментация:

в стационарных ферментаторах;

Практически все методы подготовки требуют высоких капитальных затрат, кроме того, применяемое оборудование имеет высокую металлоёмкость и энергопотребление, что ставит под вопрос экономическую целесообразность процесса.

В связи с этим метод аэробного компостирования в буртах является практически единственно осуществимым в реальных условиях. Этот способ позволяет получать экологически чистое удобрение, не содержащее способных к прорастанию семян сорных растений, личинок гельминтов и не требующее внесения пестицидов.

Важнейшие факторы, влияющие на температурный режим в буртах и интенсивность биотермического процесса при компостировании подстилочного навоза, – гомогенность исходной массы и степень её аэрации. Но в связи с отсутствием необходимого технологического оборудования обеспечение оптимальных параметров этих показателей в хозяйствах затруднено. Органическое вещество разлагается аэробными мезо- и термофильными микроорганизмами, для жизнедеятельности которых необходим кислород, особенно в первый период компостирования.

Дальнейшее развитие сельскохозяйственного производства, его механизация и химизация земель значительно повышают роль охраны окружающей среды в сельском хозяйстве. Экологические требования столь существенны и принципиально важны, что, не соблюдая их, нельзя говорить об экономической эффективности аграрного производства.

Источник

Переработка сельхоз отходов

Сельское хозяйство – самая проблемная отрасль в плане загрязнения окружающей среды. В результате деятельности человека на свалках остается огромное количество мусора, большая часть которого – ценное сырье, пригодное для вторичного использования. Между тем переработка сельскохозяйственных отходов может принести большую выгоду производителям

Откуда берутся отходы

Отходы сельского хозяйства – побочные продукты, образующиеся при производстве и первичной переработке сельскохозяйственного сырья. Предприятия не могут использовать их по прямому назначению (в силу специфики каждого отдельного производства), поэтому львиная доля мусора оказывается на свалках. Способы его утилизации зависят от вида:

Органические отходы растениеводства

Это солома и ботва с полей, листья и ветки плодовых деревьев, шелуха от переработки готовой продукции и многое другое. Лишь малую долю этих отходов используют на корм скоту либо оставляют в полях для удобрения. Большинство видов растительного мусора сжигают или хранят на свалках до их естественного разложения.

Органические отходы животноводства

Сюда относятся фекалии скота и птиц (в том числе и канализационные сбросы ферм), остатки костей, шкур, перьев после переработки мяса, туши погибших животных, использованная подстилка из стоил и прочее. Навоз частично используется для удобрения земель, но в свежем виде его можно применять в ограниченном количестве, так как он закисляет почвы, а для его распада на микроэлементы требуется время.

Синтетических удобрения и ядохимикаты на полях, в сточных водах

Единственный способ защиты природы от отравления вредными веществами — сокращение объемов использования химических препаратов, замена их безопасными аналогами.

Большинство этих побочных продуктов требует дополнительной переработки. Чтобы получить из мусора биотопливо, биодобавки к пище, удобрения (и много других полезных вещей), сельхозпроизводителям необходимо вкладывать немалые деньги в приобретение современных биотехнологий.

Многие организации уже активно занимаются переработкой своих отходов, но в основной массе фермеры продолжают не только терять полезные ресурсы, но и загрязнять ими окружающую среду. Один из недорогих, но прибыльных способов утилизации – вермикультивирование.

Роль червей в сельском хозяйстве

Переработка сельскохозяйственных отходов с помощью дождевых червей – очень рентабельный метод утилизации. Он не требует больших финансовых вложений, но приносит значительную выгоду для фермера.

Специально выведенные селекционные вермикультуры питаются различными органическими смесями, прошедшими предварительную ферментацию. Поэтому с их помощью можно переработать практически все виды отходов.

Перед скармливанием сырье размещается в кучу, яму или ящик сроком от нескольких дней до 6 месяцев (зависит от плотности), чтобы начался процесс компостирования. Частично перегнившие, мягкие отходы по мере необходимости добавляют в культиватор. В течение нескольких недель черви превратят неприятно пахнущий, гниющий субстрат в полезное удобрение – биогумус.

Вермикультуры потребляют в пищу практически любые отходы:

1. Растительный мусор – траву, солому, лузгу, шелуху, ветки, листья и так далее.
2. Почти все виды навоза (коровий, свиной, козий, конский, а также птичий помет). Но важно помнить, что ферментация навоза протекает при смертельно высоких для червей температурах! Поэтому предварительное компостирование производится до полного «перегорания» субстрата. Также червям нельзя давать фекалии домашних питомцев (собак, кошек) и навоз после лечения скота (птицы) от гельминтов.
3. Частные домашние хозяйства могут сократить количество мусора, скармливая червям кухонные отходы, картон, бумагу, траву, излишки урожая.

Благодаря вермикультивированию на фермах можно организовать почти безотходное производство. После переработки фермер не только избавится от мусора и получит высококачественное удобрение, но и собственноручно вырастит натуральные белковые корма для живности в виде излишка червей.

Переход на органическое земледелие

Для аграриев вермикультивирование – это не просто один из методов утилизации мусора. Использование биогумуса решит проблему масштабного применения химических удобрений в сельском хозяйстве, а значит, значительно уменьшится отравление почв и водоемов, повысится качество и объем урожая. Выгоды для фермера:

• бесплатная утилизация отходов;
• незначительные финансовые вложения в начало личного бизнеса;
• низкая трудоемкость процесса;
• польза для личного хозяйства (удобрение земли, корм скоту и птице) и получение прибыли от реализации излишков.

Черви быстро, с пользой и безопасно будут утилизировать отходы по мере их появления. Для земледельца это неиссякаемый источник самого эффективного и полезного для экологии удобрения.

Экономическая и экологическая польза червей

Главная проблема сельского хозяйства в нашей стране — потеря ценных, а главное натуральных, природных ресурсов в виде никому не нужных отходов. Однако такой способ утилизации, как вермикультивирование, доступен всем – от владельцев небольших земельных участков до крупных сельскохозяйственных предприятий.

Нерациональное использование вторсырья наносит непоправимый вред экологии:

• общая площадь свалок по всей стране равна по размеру территории небольшого государства (почти треть из них – сельскохозяйственные), использование биотехнологий по переработке способно значительно их сократить;
• скопления отходов – источник опасных газообразных выделений, отравляющих атмосферу;
• разлагающаяся органика – рассадник множества вида инфекций, грызунов и насекомых-вредителей;
• продукты гниения попадают в почву и грунтовые воды, распространяясь таким способом на многие километры от мест захоронения;
• массовое использование химических препаратов для выращивания урожая – прямая угроза экологии и здоровью человека.

Переработка отходов в биогумус

имеет много плюсов и ни одного минуса!

Натуральное, высокоэффективное удобрение оздоравливает пахотные земли, повышает урожаи, безопасно для здоровья животных и людей.

Заключение

Именно сельхозпроизводителям разводить вермикультуры выгоднее всего, так как в фермерских хозяйствах всегда имеется избыток навоза, соломы, овощной ботвы и травы для изготовления питательного субстрата червям. Полученная продукция может с успехом использоваться как для личных нужд, так и для реализации, то есть для получения дополнительного дохода.

Источник