Перспективная технология переработки помета в удобрение

При клеточном содержании птицы из птичников поступает так называемый нативный помет.
По концентрации содержания азота, фосфора и калия этот помет в 3 раза превышает по аналогичным показателям навоз крупного рогатого скота.
Следовательно, птичий помет накапливать на полях по экологическим и санитарным соображениям не разрешается.

Однако, по самым  различным объективным и субъективным причинам на многих птицефабриках  в различных регионах России складывается опасная экологическая ситуация, обусловленная  отсутствием  простейших технологий, которые бы включали  подготовку птичьего помета для использования в качестве органического удобрения для повышения плодородия полей. Особенно в Нечерноземной Зоне обедненные гумусом почвы нуждаются в органических удобрениях.

Для птицефабрик, которые не располагают достаточными площадями пахотных земель, ежесуточ­ные поступления десятков тонн помета и многолетние накапливания его в несанкционированных хранилищах представляют серьезную экологическую опасность для окружающей природной среды, которая может привести не только к  экологическому бедствию, но и к катастрофе окружающей природной среды  не только своих, но и соседних территорий, где функционируют птицефабрики.

Каза­лось бы, излишки помета можно использо­вать соседним растениеводческим хозяйствам или многочисленным владельцам приусадеб­ных участков, ибо все удобрения сейчас обходятся  не дешево и не везде  они имеются  в достаточных количествах.

Здесь уместно иметь в виду, что ещё с древних времен людям были хорошо  известны превосходные качества птичьего помета, как удобрения,и они полностью  использовали  его на своих  полях. Для учета  поступления и расхода  помета были  приставлены специальные надсмотрщики, которые  строго следили за  его  сбором.

Разумеется, и сейчас птичий помет, как ценное органическое сырье, не потерял своего важного  значения для повышения плодородия почв и увеличения урожайности сельскохозяйственных культур.

Но здесь  приходится констатировать, что поступаю­щий из птичников в хранилища помет, имеет повышенную (80 — 96 %) влажность, и использовать его  в качестве органического компонента при производстве компостов становится экономически невыгодно, и технологически  невозможно.

Все же следует  в настоящее время отметить тенденцию,  что многие птицефабрики в процессе реконструкции переходят на напольное содержание птицы, внедряют  клеточное оборудование с подсушкой помета в непосредственно  в  птичниках.

Все эти новые технологические и технические решения содержания и выращивания птицы, позволяют  обеспечить условия, когда из птичников поступает помет с пониженной влажностью ( 45 -  65% ).  Безусловно, что это перспективные  направления  в самой ближайшей перспективе создадут благоприятные условия для промышленной переработки помета  с наименьшими материально-техническими и финансовыми затратами в промышленном птицеводстве.

Однако следует иметь в виду и то обстоятельство, что на многих птицефабриках  продолжают накапливаться большие объемы жидкого помета, которые в отдельных случаях  после весеннее-осенних периодов  превращаются  в так называемые «пометные озера» без признаков жизни флоры и фауны.

Такие  ежегодные  пометные образования вызывают серьезную тревогу у санитарных надзорных органов, вызывают справедливые  жалобы жителей населенных пунктов и  дачных кооперативов, которые расположены  вблизи таких хранилищ.

Бесконечные констатации экологических нарушений законодательства по охране окружающей среды и предъявляемых штрафных санкций к птицефабрикам не создают условий для эффективного решения проблемы  утилизации птичьего помета. Под словом утилизация понимается не уничтожение  его как отхода, а употребление с пользой
( Большая Советская Энциклопедия. 1997 г. Том 27. Стр. 401).

Во ВНИТИП  поступают многочисленные предложения с различными экономическими обоснованиями переработки  птичьего помета в биогаз, электрическую энергию, топливные брикеты, кормовые добавки, выращивание калифорнийских червей, сжигание, производство удобрений и др.  Из всех предложений может быть принято только один способ – производство органических удобрений на пометной основе.

Однако, производство органических удобрений  может быть организовано по  четырем  технологиям, каждая из которых комплектуется  соответствующими агрегатами, машинами и др. технологическим оборудованием. Перечислим основные способы производства удобрений на пометной основе:

1. Пассивное компостирование. Это  самый простейший способ, который включает получение органических смесей  ( птичий помет + птичий помет с подстилкой, птичий помет + торф, птичий помет + древесные опилки, птичий помет  +  другие  местные органические отходы). Органическая смесь формируется в штабели высотой не более 2,5 метров. Через 6- 8 месяцев хранения на полевых площадках происходит созревание этой смеси, так как в ней создаются благоприятные условия  для роста и развития  мезофильных и термофильных микроорганизмов, в результате чего и образуется компост, который пригоден для использования в земледелии.

2. Интенсивное компостирование. Этот способ применяют, когда готовое органическое удобрение планируется реализовать через розничную торговлю. По этому способу органическую смесь загружают в специальные ферментеры, в которых процесс созревания происходит за 6-7 суток, так как в них нагнетается в нижнюю часть воздух, который резко интенсифицирует рост и развитие мезофильных и термофильных микроорганизмов.

3. Термическая сушка помета в специальных установках. Этот способ может быть применен для птицефабрик, в которых птица содержится в клеточных батареях, птицефабрики расположены в курортных зонах или районах Крайнего Севера, в крупных населенных пунктах, отсутствуют источники постоянного поступления органических компонентов: торфа, опилок и др.

4. Вакуумная сушка помета. Этот способ является новым для птицефабрик. Он может быть использован для ликвидации многолетних накоплений пометных стоков, при производстве сухого помета, поступающего из клеточных батарей. Разумеется затраты на получение сухого помета будут тем меньше, чем ниже влажность пометной массы.

На этом способе следует остановить  более  детально.

Отличительной особенностью  технологического процесса следует отметить :

1. Экологическая безопасность производства.

2. Отсутствие использования влагопоглощающих компонентов (торф,  древесные опилки, солома и др.).

3. Минимальные площади объемов застройки.

4. Высокое качество  получаемых органических удобрений.

5. Сушка в вакууме – процесс, который широко используется в промышленности.

Линия сушки включает использование принципа многостадийной обработки птичьего помета:  механическое отделение жидкости из пометной массы( центрифугирование, фильтрация, отжим и т.д.; выпаривание и распыление. Следует отметить, что при  производстве вакуумных сушилок  в основе лежит непрерывный экологически безопасны одностадийный технологический процесс сушки в вакууме, позволяющий  обеспечивать обработку помета в режиме щадящих температур с сохранением полезных  удобрительных  химических элементов   в органическом удобрении.

После переработки жидкого помета получается сухой порошок, а сточная вода (конденсат) направляется на очистные сооружения для последующей очистки и обеззараживания.

Основные технологические  показатели  производственного процесса приведены в таблице 1. Оборудование работает в автоматическом режиме.

1.  Основные технологические  показатели оборудования для переработки  птичьего помета производительностью  100 тонн в сутки.

Показатель Ед. изм. Значения

Влажность пометной массы % 85

Производительность по  влажному  помету тонн/сут. 100

Влажность сухого помета %; 14

Производительность по  готовому продукту тонн/сут. 17,6

Поступление  сточной жидкости м³/сут. 82,4

Возможная максимальная  влажность помета влажность сырья %
99

Характер рабочего процесса  Непрерывный

Рабочая температура процесса °С 50-90

Электрическая установочная мощность кВт 300

Тепловая установочная мощность кВт 2500

Занимаемая площадь м² 300

Уровень потерь питательных основных веществ в сухом продукте % 0

Требуемая высота помещения м не менее 6

Количество обслуживающего персонала человек 2

Качественные показатели птичьего помета, полученного после вакуумной сушки приведены в таблице 2.  Из таблицы следует, что новый вид продукции при влажности 19,31% содержит органического вещества 60,73%, азота, фосфора и калия соответственно 4,30; 2,18; 1,09 %.  Полученные результаты указывают на высокое качество полученного органического удобрения.

В таблице 3  представлены результаты микробиологического анализа сухого помета, которые  подтверждают  о надежной стерильности и экологической безопасности  полученного побочного продукта птицефабрики.

2. Химический состав помета после вакуумной сушки

№ Показатель Ед.изм. Результат

1 Массовая доля влаги % 19,31

2 Массовая доля сухого вещества % 80.69 3
    
рН Ед. 6,73 4
    
Азот общий % 4,30 5
    
Фосфор общий % 2,18 6
    
Калий общий % 1,09 7
    
Массовая доля органического вещества % 60,73 8
    
Массовая доля органического вещества в пересчете на углерод % 30,37 9
    
Отношение C:N 6.33 10
    
Массовая доля аммонийного азота % 0,50

3.Санитарно-бактериологические показатели сухого помета после вакуумной сушки

№ Показатель Обнаружение

1 Salmonella Не обнаружено

2 Campylobacteriaceae Не обнаружено

3 Klebsiella Не обнаружено

4 Staphylococcus Не  обнаружено

5 Иерсиния псевдотуберкулезис Не обнаружено

В процессе вакуумной сушки влажного помета вполне естественно  выделяется вода, которая  по микробиологическим показателям ( таблица  4)  соответствует нормативам СанПинН 2.14.1175-02. При необходимости она  может быть использована на технологические нужды  в хозяйстве.

4. Результаты исследований  воды на бактериологическую обсемененность

№ Показатель Единицы измерения Содержание Норматив, СанПиН 2.1.4.1175-02

1 Общее микробное число КОЕ* 0 100

2 Общие колиформные бактерии в 100мл воды КОЕ 0 Не допускаются

3 Термотолерантные колиформные бактерии в 100мл воды КОЕ 0 Не допускаются

4 Споры сульфитредуцирующих клостридий КОЕ 0 Не допускаются

-  колониеобразующие единицы, используются в качестве критерия бактериологического загрязнения. Подсчитанное общее число образующих колонии бактерий в 1 мл воды называют общим микробным числом.

Производственный  цех  по  вакуумной сушке птичьего помета должен располагаться  в определенной  промышленной зоне.  Для санитарных органов важно знать  состав воздушной среды, где функционирует это производство. В таблице 5 представлены показатели химического состава воздуха, по результатам исследований  следований, что  количественное содержание вредных химических соединений не превышает показателей предельно допустимых концентраций по всем компонентам.

5. Результаты химического анализа воздуха

№ п/п Компонент Содержание, мг/м³ ПДК, мг/м³

1.Диоксиды азота 0,018 0,04
2. Диоксиды серы 0,017 0,05
3. Аммиак 1 2,6
4. Метан - -
5. Сероводород 0,0013 0,008
6. Кислород 20,8% 18-25%
7. Оксид углерода 0,5 3
8. Диоксид углерода 0,15% 0-5%

Газовый анализ воздуха в производственной зоне  показал, что содержание углекислого газа, оксида углерода и кислорода, полностью соответствует действующим нормативам.

По результатам проведенных исследований экологическую обстановку в помещении  была признана хорошей. При работе оборудования в помещениях не обнаружены превышения ПДК по исследованным компонентам.

Комплексная оценка  производственной технологической линии вакуумной сушки птичьего помета показала, что  этот способ промышленной переработки  помета  может быть использован на птицефабриках яичного и мясного направлений различной мощности.   Безусловно, что основной приоритет все же следует отдать тем птицефабрикам, которые для содержания и выращивания птицы используют клеточные батареи.

Нам здесь не обойтись  без обсуждения материально- технических и финансовых затрат, которые потребуются  для организации производства  по переработке пометной массы.

В таблице 6 приведены  эксплуатационные затраты на получение сухого помета при следующих исходных данных: влажность помета, поступающего на сушку -70%; влажность сухого помета -  15%; производительность по влажному помету 100 тонн в сутки; годовое поступление сухого помета 12706 тонн.

Капитальные затраты на технологическое оборудование и котельную составляют 34650000 рублей. Так же цена может корректироваться от состава оборудования для хозяйства и рассматривается в каждом случае индивидуально. Данный пример расчета дает основное понятие окупаемости этого оборудование в стандартной комплектации. Затраты на строительно-монтажные работы в этом расчете не учтены. Предусматривается, что оборудование устанавливается уже в готовое здание.  Основные эксплуатационные затраты приведены в таблице 6.

Из таблицы  6 следует, что себестоимость получения одной  тонны сухого помета  1339,71 рублей, то есть 1 кг  обойдется для птицеводческого хозяйства без налоговых сборов 1 рубль  сорок копеек. В себестоимость  следует дополнительно  включить: рекламные услуги, налоги, подготовку нормативных разрешительных документов (дополнительные разовые затраты) и другие непредвиденные расходы.

6. Эксплуатационные затраты на производство сухого помета

Статьи расхода Тариф Затраты в год,тыс. руб Итого

Электроэнергия на производство кв/ч 200 1 кВт/ч 2,00 р. 3 456,0 3456 000,00р.

Газ куб/час 500 1000 м.куб. 1,5 тыс. руб. 6 048,0  6048 000,00р.

Электроэнергия на хоз.  нужды кВт/ч 15 1 кВт/ч 2,00р. 259,2 259 200,00р.

Производственные расходы

Заработная плата рабочих чел. 12
    
з/п месяц 20,0 тыс. руб 3715,2 3715200,00р.

Заработная плата офис, чел. 1
    
з/п месяц 28,0 тыс. руб. 433,44 433 440,00р.

Материалы для упаковки мешок/час 60 шт. 6,00р. 3110,4 3110400,00р.

Себестоимость получения  одной тонны удобрения 1339,71 рублей

С учетом дополнительных финансовых расходов производство сухого помета  для птицеводческого хозяйства  может обойтись до  16,89 млн. рублей  (3000 рублей за 1 тонну   х  320 дней работы в году  х  17,6 тонн сухого помета в сутки).

При получении сухого помета, показатели качества которого  будут соответствовать нормативным разрешительным документам (нормам),  дотации государства на приобретение удобрений  растениеводческим хозяйствам составляют  6000 рублей за тонну.  В денежном выражении для птицеводческого хозяйства  дотация составит 33,79 млн. рублей ( годовое поступление сухого помета составляет 5632 тонн (17,6 тонн сухого помета х  320 дней работы установки)  х  6000 рублей за 1 тонну.

Следовательно, превышение  дохода над расходами при  производстве органических удобрений на основе птичьего помета может составить 16,89 млн. рублей  (33,79 млн. рублей  - 16,89 млн. рублей).

Постоянное регулярное в течение года  поступление помета от птицеводческих предприятий помета требует его  круглогодичного внесения его на поля. При зимнем внесении помета эффективность его снижается за счет повышенных потерь азота.

Согласно обобщенным данным результатов отечественных и зарубежных опытов, прибавка урожая от внесения помета под зябь составляет 31 %, по снегу – 27 и весной – 42 %.  В исследованиях на черноземных почвах  осеннее внесение помета под кукурузу на силос обеспечивает  прирост урожая на 27 %, зимнее и весеннее – на 20 %, на лугово-бурых почвах – соответственно 17,16  и 20 %.

Безусловно, что представленные экономические расчеты требуют серьезного уточнения. При  технико-экономических расчетах для конкретной птицефабрики следует учитывать местные условия: вид и возраст птицы, мощность по производству яиц и мяса птицы, влажность пометной массы, поступающей из птичников  ( чем ниже влажность, тем затраты снижаются в геометрической прогрессии), стоимости топливо-энергетических ресурсов, от установленной заработной платы, возможности использования  своих производственных  площадей и помещений, от  деловых связей с потенциальными покупателями удобрений и др. факторов.

Но самое главное, что следует  принять во внимание,  кроме реального экономического эффекта в птицеводческом хозяйстве будет обеспечено надежное экологическое благополучия из-за отсутствия источника загрязнения окружающей природной среды – птичьего помета,  а растениеводческие хозяйства будут иметь возможность увеличения урожайности сельскохозяйственных культур за счет повышения плодородия своих полей.