Способы утилизации сельскохозяйственных отходов

Что относится и способы утилизации сельскохозяйственных отходов

Агропромышленный комплекс – лидер среди производственных отраслей по количеству образующихся вредных веществ. Отходы, получаемые при ведении сельского хозяйства, приводят к глобальному потеплению.

Без очистки, утилизации, переработки они отравляют почву, водоемы, негативно отражаются на атмосфере. При этом сельский «мусор» может быть сырьем для удобрений, кормов или топлива. Современные технологии позволяют организовать малоотходное или безотходное производство.

Что относится к отходам сельского хозяйства?

Доля сельскохозяйственных отходов растет ежегодно вместе с приростом населения Земли и увеличением производства пищевых продуктов. Для внедрения принципов бережливого производства каждому сельскому предприятию необходимо выявить наиболее вредные для экологии факторы, изучить многогранность проблемы рационального использования сырья.

Типы отходов сельскохозяйственной отрасли

Побочные продукты, получаемые при выращивании растений, разведении сельских животных, работе предприятий сферы АПК, относят к сельскохозяйственным отходам. Их опасность для окружающей среды, способы нейтрализации и утилизации напрямую зависят от типа.

Животноводство

Разведение сельских животных на частных подворьях, на специализированных предприятиях приводит к образованию основной массы отходов. На долю животноводства приходится более половины от общей массы отходов, образуемых в отрасли. При этом переработке подлежат не более десяти процентов вредных веществ. Основные виды отходов животноводства:

• Продукты жизнедеятельности зверей и птиц – навоз или помет.

• Неочищенные стоки.
  Мясоперерабатывающие и молочные производства связны с попаданием в канализацию кровяных телец, остатков внутренних тканей туш, иных твердых отходов. При отсутствии должных систем очистки они загрязняют водоемы, грунтовые воды.

• Вредные газы.
  Негативно влияет на окружающую среду метан, образующийся в скоплениях навоза при складировании в ямы. Этот газ – одна из главных причин глобального парникового эффекта.

С помощью переработки можно снизить негативное воздействие отходов животноводства на сельскую экологию. К примеру, при контролируемом брожении навоз перерабатывается в биологическое топливо. Кости, внутренние органы, ткани животных путем сушки и измельчения превращаются в добавки для кормов. Из экскрементов производят удобрения.

Растениеводство

Отходы растениеводческой отрасли занимают 35% от общей массы. Основные сельские загрязнители:

• Листья, стебли, шелуха, корни, другие неиспользованные части растений.

• Сточные воды, загрязненные удобрениями.

• Скопления газов, образующиеся при складировании отходов.

Самый эффективный способ переработки отходов растениеводческой отрасли сельского хозяйства – биоконверсия. Контролируемое брожение позволяет получать натуральные удобрения, биотопливо. Часть растительной массы также может использоваться в качестве корма для сельских животных и птиц.

Технологии утилизации отходов сельского хозяйства

Принципы бережливого и экологичного производства базируются на современных технологиях. Они позволяют утилизировать, перерабатывать отходы сельского сектора. Существуют современные способы утилизации разных видов отходов сельскохозяйственного производства, которые признаны экологически безопасными.

Вывоз на поля

Проверенный веками способ утилизации навоза имеет плюсы и минусы. Коровий, конский навоз с подсобных хозяйств допустимо вывозить в поля необработанным для постепенного образования перегноя, удобрения почвы.

При этом свиные, куриные экскременты могут нанести вред почве. Из-за повышенной кислотности, наличия антибиотиков, устойчивых к их воздействию микроорганизмов можно испортить экосистему плодородных слоев грунта.

Компостирование

Соблюдение технологии позволяет получить из мусора удобрение. Для этого необходимы специальные площадки, оборудование, запасы материалов, помогающих снизить количество влаги в сырье: торфа, соломы, других.

Компостирование помогает получить биогумус из жидкого куриного помета и торфа. В зависимости от технологии процесс занимает от пяти дней до двух месяцев. Для ускорения прибегают к помощи полезных бактерий, других микроорганизмов, форсирующих переработку помета.

Помет в качестве корма

Научные исследования подтверждают: организм животного не переваривает, в среднем, 40% питательных веществ, содержащихся в корме. Животное выделяет их с пометом. Эти данные привели к идеям о повторном использовании навоза как корма для птиц, зверей. Для этого проводят очистку, дезинфекцию, обезвоживание экскрементов.

Птичий помет механически очищают от бесполезных примесей, обеззараживают нагреванием. Коровий и свиной навоз ферментируют, затем смешивают с сеном, кукурузной мукой, другими ингредиентами для получения силоса.

Полученные смеси эффективны при откорме бычков, свиней, птиц.

Биоэнергетические методы утилизации

Комплексный подход к утилизации открывают биоэнергетические технологии, направленные на:

• Переработку отходов животноводства.

• Захват вредных газов.

• Получение биологического топлива в жидком, твердом, газообразном видах.
• Создание удобрений.

Установки работают на:

• Навозе.

• ТБО.

• Остатках сельскохозяйственных кормов.

• Загрязненных стоках, тушах и их частицах.
• Использованных подстилках для зверей и птиц.

Путем поэтапного повышения температуры и разделения продуктов брожения получают твердые удобрения, газ для работы ТЭЦ мини-формата, газомоторное топливо для сельскохозяйственных машин, промышленных охладителей, жидкие аналоги дизельного топлива, другие продукты.

Вермикультура

Прогрессивная экологичная технология, основанная на выращивании червей. В западных странах чаще используют калифорнийскую породу, в России – червей-старателей. В нетоксичных продуктах животноводства – от помета до иловых отложений сточных труб – выращиваются колонии червей. Съедая лишнее, они создают безопасный биогумус –удобрение.

Сама масса червей используется для подкормки животных и птиц.

Рыбоводно-биологические пруды

Каскад из прудов-накопителей в четыре этапа перерабатывает неочищенные стоки сельскохозяйственного производства в чистую воду для технических нужд.

В первый пруд направляются стоки с навозом и другими отходами. Отстаиваясь, они расслаиваются на твердые вещества – удобрения – и жидкую фракцию. Ее поедают специально запущенные в пруд виды планктона и водорослей.

Во втором водоеме водоросли насыщают стоки, прошедшие первую ступень очистки, кислородом. Избытки экологически чистых водорослей вылавливают и скармливают скоту.

При попадании в третий пруд водоросли становятся пищей для ракообразных и червей.

Четвертый – заключительный пруд – для разведения рыбы. Мальки кормятся зоопланктоном и растениями из третьего пруда. Чаще разводят толстолобика, пища которого – растения, и карпа, предпочитающего рачков и червей.

Использование личинок мух

На массах органических отходов – навозе птиц и животных – разводят личинок мух. Колония за неделю увеличивается в объеме до 500 раз. Личинки используются для кормления скота, птиц, рыбы, а продукты жизнедеятельности перерабатываются в удобрения.

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

Переработка отходов животноводства в удобрения, топливо и корм

Утилизация куриного и перепелиного птичьего помета

Системы и способы утилизации навоза

Сброс сточных вод: залповый, на рельеф, в канализацию

Способы переработки органических отходов

Обработка осадков сточных вод: методы очистки и сушки

Биогаз: что это такое, состав и способы производства

Производственные сточные воды: ПДК, состав и способы утилизации

Очистка сточных вод предприятий: методы и оценка эффективности

Пути решения проблемы загрязнения воды

Направления экологического земледелия, которые каждый может использовать на даче

Источник

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