Конституция РФ (Статья 42) гарантирует право на благоприятную внешнюю среду.

Вопросы хранения/переработки отходов животноводства и птицеводства регламентированы следующими документами:

• ГОСТ 26074-84 (СТ СЭВ 2705-80) Навоз жидкий. Ветеринарно-санитарные требования к обработке, хранению, транспортированию и использованию;
• Ветеринарно-санитарные правила подготовки к использованию в качестве органических удобрений навоза, помета и стоков при инфекционных и инвазионных болезнях животных и птицы;
• Гигиенические требования к животноводческим объектам СанПин 2.2.3. — 09.

Помет необходимо не только перерабатывать, но и делать это в строгом соответствии с регламентирующими документами, в противном случае выписанные за нарушение штрафы могут лишить рентабельности любой птицеводческий бизнес.

Рассмотрим пять общеизвестных технологий утилизации этого Помета:

• сушка;
• перегнивание;
• получение жидкого удобрения;
• получение биогаза;
• получение спирта.

1. Сушка.

В процессе сушки из экскрементов удаляют влагу различными способами хотя бы до того уровня, при котором бактерии полностью прекращают свою деятельность.

Первичное обезвоживание проводят с помощью (сепаратора), который снижает содержание влаги до уровня 50–70%.

Затем материал либо превращают в гранулы, после чего сушат с помощью барабанной сушилки, либо сразу же подают в барабанную сушилку, которая снижает влажность до уровня 15–30%. Благодаря высокой температуре при обработке гибнут болезнетворные бактерии в любой форме.

В результате сушки получают:

• сухую заготовку под удобрение (сушеный помет);
• топливо для твердотопливных отопительных и нагревательных приборов.

Для изготовления твердого топлива свежий помет смешивают с любыми сушеными или свежими растительными отходами, порезанными на небольшие куски. Растительные волокна увеличат прочность готового изделия на излом, а также повысят теплотворную способность.

Недостаток данного способа: высокие энергозатраты и следовательно стоимость удобрения или пеллет. 

1. Перегнивание.

Данный способ переработки максимально близок к тому, что происходит с пометом птиц в естественных природных условиях.

Лучше всего для такой переработки подходит подстилочный помет с соломой или опилками, собранный без смыва. 

Если отходы жизнедеятельности птиц собраны смывным методом, то их предварительно необходимо отжать с помощью сепаратора.

Помет сваливают на подготовленной площадке буртами высотой 2–4 метра, причем чем меньше высота кучи, тем быстрей она перегниет.

Нельзя использовать территорию, на которой в ближайшие 3–5 лет планируется высадка растений или культивирование почвы, стекающий из кучи аммиак не только убивает червей и других земляных жителей, но и сильно меняет химический состав почвы, делая ее бесплодной.

Этот эффект пройдет сам собой через несколько лет, после полного перегнивания попавших в почву веществ.

Близким к естественному способу является метод переработки в Утилизаторе PIK 102. 

Для перегнивания используется емкость 102 м3 из нержавеющего металла 

Происходит непрерывное перемешивание, принудительная подача воздуха (аэрация) и нагрев при необходимости.

Таким образом происходит постоянное ворошение материала, реакция перегнивания ускоряется более чем в 100 раз по сравнению с естественной средой.

Улучшается приток кислорода и атмосферного азота к внутренним слоям кучи, благодаря чему бактерии максимально эффективно выполняют свою работу.

Жидкий аммиак и неприятные запахи удаляется через систему теплообмена и дезодорирования. Таким образом вред окружающей среде не наносится. 

В результате получается готовое к внесению в почву удобрение богатое азотом и полезными органическими соединениями.

Никакие химические ускорители при производстве не используются.

Готовый продукт можно с уверенностью отнести к БИОудобрениям.

Основными признаками готовности перегноя/удобрения являются:

• отсутствие неприятного запаха;
• изменение цвета;
• рыхлая рассыпчатая структура.

Готовый перегной можно не только сразу вносить в почву, но и хранить несколько лет. Однако необходимо учитывать, что длительное хранение приводит к ухудшению его свойств.

1. Жидкое удобрение. 

Чаще всего такой способ используют для смывного или свежесобранного неподстилочного материала.

Данный способ подходит для индивидуального хозяйства в весенне-летний период. В рамках производства на Птицефабрике он неприменим из-за больших объемов помета.

Порядок действий в этом случае следующий:

1. Помет разбавляют водой в соотношении 1:1, а при необходимости смешивают с измельченной травой.
2. Смесь заливают в любую подходящую по объему емкость для брожения и перегнивания на 3–10 дней (для состава с травой время брожения нужно увеличить в 2–4 раза). На время брожения/перегнивания влияет температура, чем она выше, тем быстрей будут идти процессы. Оптимальная температура составляет 55–65 градусов. Минимальная температура — 10–15 градусов.
3. После того, как исчезнет характерный для навоза и помета запах, смесь оцеживают, чтобы разделить на твердую/жидкую фракции.
4. Твердую фракцию оставляют до осеннего или весеннего внесения в почву, позволяя ей более полно перегнить.
5. Жидкую разводят водой в соотношении от 1:10 до 1:50, после чего поливают растения для подкормки, если развести жидкую фракцию в соотношении 1:100, то ей можно будет опрыскивать деревья, что благотворно скажется на их состоянии.
6. Ранней весной или поздней осенью в землю вносят окончательно перегнившую твердую фракцию, делая все так же, как при удобрении земли перегноем из навоза.

1. Получение биогаза.

Процесс превращения помета в биогаз почти не отличается от аналогичной переработки навоза. С ним проводят все те же мероприятия, то есть:

•  (особенно важно для подстилочного помета);
• разбавляют водой до необходимой влажности;
• заливают в герметичные (биореакторы);
• поддерживают температуру 35–45 градусов;
• собирают выделяемый бактериями газ в газгольдере метантенка;
• обогащают газ путем очистки от примесей.

Данный способ не получил широкого распространения. Это по сути отдельное газодобывающее производство. Огромные затраты на оборудование и выполнения условий по очистке и хранению полученного биогаза делают эту технологию абсолютно неконкурентноспособной в птицеводческой отрасли. 

Кроме того, государственные структуры не заинтересованы в производстве БИОГАЗА в условиях Птицефабрик. Поддержка газодобывающей отрасли природного газа и экспортная составляющая будут в приоритете еще долгие годы.

1. Получение спирта.

Для переработки отходов птицеводства в спирт применяют ту же технологию, что и для аналогичной переработки навоза.

При такой переработке применяют следующую технологическую цепочку:

• расщепляют сложные органические вещества с помощью кислоты;
• обработанный кислотой материал заливают в бродильный чан;
• добавляют туда сахар и дрожжи;
• выдерживают при определенной температуре до завершения брожения;
• после окончания брожения проводят дистилляцию и ректификацию.

Данная технология также не получила достаточного распространения в птицеводческой отрасли. Спирты, получаемые таким способом относят к техническим. Стоимость производства высока и неконкурентноспособна по сравнению с традиционными технологиями.

Заключение

Несмотря на то, что способы переработки помета не зависят от объема материала, от количества птиц зависит реализация того или способа переработки.

Поэтому то, что хорошо подходит для домашних хозяйств, в которых содержат несколько десятков птиц, вообще неприменимо на крупных птицефабриках, где размер поголовья исчисляется десятками тысяч особей.

В среднем масса помета любой птицы, вне зависимости от размера, вдвое больше массы сухого корма, поглощаемого за день. Куры яичных пород производят 100–200 г помета в сутки, причем влажность куриных экскрементов составляет 70–75%. Крупные птицы, такие как индейки, выделяют в день до 0,5 кг отходов.

Птицефабрика на 10 тысяч голов кур в сутки производит 1–2 тонны экскрементов, из которых можно получить немало полезных продуктов.

Среди них:

• 50–100 литров спирта и других продуктов перегонки;
• 200–600 кг топливных брикетов или сухих гранул;
• 500–1500 кг перегноя;
• 2–3 тонны жидких удобрений и 100–400 кг перегноя.
• 50-100 м3 биогаза

Необходимо соблюсти очень строгие требования, касающиеся условий хранения и переработки этих веществ, которые федеральный классификатор отходов относит к III, то есть умеренно опасному классу.

Сооружения, используемые для хранения или переработки в Биогаз или Спирт должны быть поставлены на учет как объекты повышенной опасности.

Для владельцев крупных птицефабрик бизнес по переработке куриного и другого помета выгоден так как помимо прямого дохода, получаемого от продажи готовых продуктов, они получат непрямую выгоду, обусловленную тем, что:

• часть продуктов будет употреблена для внутреннего пользования, благодаря чему сократятся траты на покупку их аналогов;
• выполнение требования экологической безопасности позволит избежать претензий и штрафов контролирующих органов
• сократятся затраты, связанные с утилизацией огромных объемов помета, которые производит такая птицефабрика.

Статья 2

Химические процессы при утилизации помета на птицефабриках

 

При современных условиях содержания и выращивания домашней птицы от одной птицефабрики средней мощности (400 тыс. кур-несушек или 6 млн. цыплят-бройлеров) в год поступает до 40 тыс. тонн птичьего помета. К утилизации такого количества органической массы птицефабрики не подготовлены, из-за чего птичий помет накапливается вблизи них, теряет свои ценные качества и представляет серьезную экологическую опасность для окружающей среды.

В тоже время, опыт работы отдельных птицеводческих хозяйств в нашей стране и за рубежом показывает, что создание условий для подготовки и переработки помета в удобрения позволяет хозяйствам иметь от реализации переработанного помета не менее 1,5 млн. рублей в год чистой прибыли и одновременно ликвидировать опасность загрязнения лесов, водоемов и пахотных земель.

В настоящее время существенно изменились условия содержания и выращивания птицы. Сосредоточение на ограниченных площадях большого поголовья кур и цыплят-бройлеров, применение многоярусных клеточных батарей для выращивания бройлеров и ремонтного молодняка, создание искусственного микроклимата в помещениях с птицей, использование в ее рационах нетрадиционных кормов — все это привело к изменению физико-механических и химических характеристик птичьего помета, в больших количествах поступающего ежесуточно от специализированных птицеводческих хозяйств.

Помет выделяется из организма птицы в виде дисперсной серой массы влажностью 70-75%. В нем содержится 0,8-1,2% азота, потери которого в зависимости от сроков и условий хранения могут достигать 40%.

Основной химический состав помета следующий, %:

сухие вещества 34,5-48,3;

зола 14-40 (в том числе кальций до 8,5;

фосфор — 2-3;

сырой жир (эфирный экстракт) — 2,9-4,5;

сырая клетчатка — 14,25;

безазотистые экстрактивные вещества — 46-48.

У кур-несушек использование азота корма организмом составляет 53%.

В расчете на воздушно-сухое вещество в помете птицы содержится, %:

лизина — 0,7-0,8;

гистидина — 0,15-0,20;

аргинина — 0,35-0,42;

аспаргиновой кислоты — 1,01-1,02;

треонина — 0,5-0,6;

серина — 0,5-0,7;

глутаминовой кислоты — 1,2-1,3; 

пролина — 0,2-0,3;

глицина — 1,1-1,3;

аланина — 0,7-0,8;

валина — 0,6;

изолейцина — 0,4-0,5;

лейцина — 0,67-0,85;

тирозина — 0,17-0,20;

фенилаланина — 0,36-0,45.

Микроэлементы, %:

медь — 0,0025-0,0094;

железо — 0,01-0,04;

цинк — 0,004-0,056;

марганец — 0,50-1,00;

магний — 0,019-0,044.

Свойства помета, являющегося дисперсной средой, можно разделить на две категории: физико-механическую и химическую. Первая характеризует структуру и фазовое состояние, а вторая — количественное содержание в помете азота, фосфора, калия, воды, органического вещества, золы и др.

В практике промышленного птицеводства для общей качественной оценки помета используют, в основном, такие показатели как относительная влажность и насыпная масса. Их значения предопределяют фазовые состояния помета (жидкое, вязкое, сыпучее). Качество помета как сырья для получения концентрированных органических удобрений характеризуется содержанием химических элементов в нем.

В течение периода выращивания птицы количество поступления помета изменяется, поэтому при расчетах транспортных средств, затрат труда, материально-технических ресурсов, связанных с его доставкой в зону хранения или переработки эти изменения должны учитываться. Иначе это приведет к серьезным ошибкам при выборе технических средств, определении эксплуатационных затрат и капитальных вложений на строительство механизированных площадок для промышленной переработки помета. В конечном итоге от этого снижается качество проектов, необоснованно увеличиваются материальные затраты на утилизацию помета. 

При клеточном содержании птицы с учетом комплекса технологических факторов в установившемся производственном процессе функционирования птицефабрик поступление помета от кур-несушек взрослого стада составляет 150-160 грамм в сутки при влажности 71-73 %. 

Содержание в помете азота, фосфора и калия соответственно составляет 1,31-1,52 %; 0,55-0,68 %; 0,48-0,59 %. Насыпная масса помета находится в пределах 605-750 кг/м3.

Общая величина пометной массы с подстилкой, поступающей от птичника (при напольном содержании птицы), зависит от продолжительности содержания и вида птицы. Так, например, за цикл выращивания 1000 голов бройлеров поступает 5 тонн помета с подстилкой.

Влажность помета также зависит от возраста птицы. Это обусловлено в большей степени тем, что в начальный период выращивания молодняка в птичниках поддерживают температуру 28-32°С. Вследствие этого происходит снижение влажности помета за счет конвективного теплообмена между капиллярами частиц помета и воздушной средой в птицеводческом помещении.
Помет содержит большое количество органических веществ и является благоприятной средой для развития различных видов микробов. В условиях естественной аэрации и при соответствующей влажности и температуре внешней среды, содержание микроорганизмов в помете может доходить до колоссальных размеров. Например, в 1 грамме помета содержится иногда более 1 млрд. аммонифицирующих бактерий. Помимо окислительных, в помете имеются термофильные, нитрифицирующие, денитрифицирующие бактерии, возбудители различных брожений (целлюлозные, пектиновые, маслянокислые, молочнокислые и др.), плесневые грибы, актиномицеты, дрожжи.

Общеизвестно, что птичий помет — ценнейшее концентрированное органическое сырье, так как в нем содержатся все необходимые для питания растений элементы, причем в благоприятном сочетании. Но в чистом виде его в земледелии использовать не рекомендуется.

Однако, как показывает практика, свежий помет все же используют на полях, когда от него нужно избавиться, как от нежелательного и экологически опасного отхода птицефабрик.

Установилась система накапливания и хранения (выдерживания) помета на возвышенных участках в буртах и кучах, но ни в коем случае не в заглубленных бетонированных хранилищах, так как в них постоянно, особенно весной и осенью скапливаются атмосферные осадки, поверхностные воды, которые многократно увеличивают влажность пометной массы, что приводит к усложнению проблемы ее утилизации. 

Научными исследованиями установлено, что внесение свежего помета в почву не дает должного эффекта в первый год, так как требуется длительное время для развития микроорганизмов «обособленной микрофлоры», разлагающих свежее органическое вещество помета в доступные формы питания для растений.

В период выдерживания помета в хранилищах, в нем происходят сложные биохимические процессы. Под действием микроорганизмов значительное количество органического вещества в помете разрушается. Особенно большие потери выявлены при рыхлом хранении помета. Это относится к пометной массе, которая поступает из птичников с напольным содержанием (помет с подстилкой).

При плотной укладке создаются анаэробные условия (без доступа воздуха), при которых процессы разложения прекращаются в первоначальной стадии, так как вследствие образующихся органических кислот приостанавливается дальнейшее развитие микроорганизмов. Это ведет в целом к снижению потерь органического вещества. Сухое вещество помета теряется главным образом из-за разложения клетчатки, пектиновых веществ, пентозанов и белковых соединений, в результате чего образуется углекислота. Наибольшее ее количество получается именно при аэробных условиях хранения. Наряду с углекислотой в процессе разложения помета образуется метан, водород, молекулярный азот, а также органические кислоты: уксусная, пропионовая, муравьиная и молочная. Последние, не являясь конечным продуктом, могут подвергаться дальнейшим превращениям в анаэробных и аэробных условиях.

Разлагаются и азотистые соединения. Азот в свежем помете находится в виде мочевины, мочевой и гипуровой кислот, амино-амидокислот, белковых веществ и некоторых других соединений. В результате разложения всех этих веществ образуется аммиак. Количество его может быть различным, в зависимости от качества разлагающего органического субстрата и внешних условий. Особенно ощущается наличие аммиака в воздушной среде птичника, когда на пометные настилы (полики) из поилок попадает вода, а повышенная температура в птичнике (свыше 25 градусов) способствует ускоренному развитию анаэробного процесса. В итоге заметно ухудшается микроклимат в птичнике, резко снижается качество помета как сырья для получения удобрения, и он становится благоприятной средой для интенсивного размножения патогенной микрофлоры и вредных насекомых.

Чтобы уменьшить потери ценного для питания растений аммиака, необходимо создавать такие условия, при которых максимально исключается возможность поступления воды в помет как в птичнике, так и за его пределами. Только в таких условиях аммиак может быть поглощен микроорганизмами, находящимися в помете, и перейти в органические соединения бактериальных клеток.

Под воздействием нитрифицирующих бактерий аммиак в помете превращается в азотную кислоту. Нитрификация проходит особенно интенсивно при рыхлом хранении помета, то есть при достаточной аэрации. Образующаяся азотная кислота, проникая в анаэробную зону становится питательной средой для денитрифицирующих бактерий, которые могут перевести азотную кислоту в свободный азот, улетучивающийся в атмосферу. Появление такого процесса, безусловно, нежелательно, так как азот помета нужен растениям не в свободном, а в связанном состоянии. 

Во избежание потерь азота нужно создать неблагоприятные условия для развития нитрифицирующих бактерий. 

Нитрифицирующие бактерии развиваются только в присутствии кислорода, значит необходимо прекратить его доступ. Если помет сильно уплотнить, то доступ кислорода станет весьма ограниченным, жизнедеятельность нитрифицирующих бактерий будет подавлена, накопление азотной кислоты прекратится и для денитрифицирующих бактерий не будет почвы для восстановления, таким образом, потери азота будут сведены к минимуму.

Во время разложения помета очень важно также предупредить потери фосфорной кислоты, которые могут составить свыше 40% от всего содержания ее в помете. Потери эти могут быть в результате выщелачивания ее атмосферными осадками (дождем, снегом, поверхностными стоками) или путем восстановления фосфатов под влиянием жизнедеятельности микроорганизмов. Последние могут восстанавливать фосфат не только до фосфорной кислоты, но и до фосфоритного водорода, который улетучивается в атмосферу. При этом ценность помета как удобрения также резко снижается.

Для предупреждения потерь питательных элементов и соединений, содержащихся в помете: органического вещества, углерода, азота и фосфора, большое значение имеет правильный выбор способов удаления и выгрузки помета из птичников, его транспортировки и длительного хранения.

На многих птицефабриках в различных регионах страны складывается неудовлетворительное экологическое состояние территорий, на которых накапливаются большие количества птичьего помета жидкой консистенции. Причем, весной и осенью даже в типовые пометохранилища практически всегда поступают атмосферные осадки, поверхностные стоки или подпочвенные воды, поэтому огромные, ежегодно накапливаемые количества пометной жидкости, не могут полностью использоваться в качестве удобрений, и вблизи птицефабрик происходит образование так называемых «пометных озер» — без признаков жизни растительного и животного мира. Подобные скопления представляют потенциальную экологическую опасность из-за возможности возникновения инфекционных болезней.

Процесс внедрения на птицефабриках технологических и технических решений, позволяющих на первом этапе работ обеспечить максимальное снижение влажности помета, поступающего из птицеводческих помещений в зону хранения или переработки, должен быть приоритетным.

Уборка помета из клеточных батарей является первой составляющей в общей технологии удаления и выгрузки помета из птичника для дальнейшей перевозки его в зону хранения или промышленной переработки отходов.

По многим причинам в разряд опасного отхода птицеводческих хозяйств  включен птичий помет. Ежедневное поступление больших  количеств  пометной массы является наиболее значимым экологическим фактором воздействия на окружающую среду. Несанкционированные зоны хранения помета являются существенным источником не только загрязнения  рельефа почв, водоемов и подземных вод но и причиной  возникновения и распространения  резкого неприятного запаха, ускоренного роста и развития  яиц и личинок гельминтов и мух, множества других микроорганизмов,  в которых  могут быть возбудители опасных заболеваний.

Как показали результаты  обследования  многих птицефабрик в различных регионах России, одной из главных причин возникновения экологической опасности от накапливания помета является низкое качество выполнения технологических операций по удалению помета из птицеводческих помещений, а также его неправильного хранения, транспортирования и самое главное использования в качестве  органического компонента при производстве удобрений.

При длительном хранении  помёта на грунтовых площадках происходит загрязнение почвы, грунтовых и поверхностных вод. В  поверхностном слое почвы таких площадей  по высоте  0,4 м содержится до 4950 кг/га минерального азота, в том числе 2500 кг/га нитратного, что в 17 раз  выше  по сравнению с незагрязнённой почвой.

В грунтовых водах на площадках хранения птичьего помета, где накапливаются атмосферные осадки, содержание (мл/л) нитратного азота превышает содержание его в дренажных водах споля в 2 раза, аммиачного азота — в 8 раз, фосфора — в 11  раза, калия — в 10 раз. Эрозия почв, смыв удобрений и органических отходов приводят к сильнейшему загрязнению рек и озер.

Неудовлетворительное хранение и неудовлетворительное использование помета не только наносит существенный вред окружающей среде, приводя прилегающие к птицефабрикам территории в неудовлетворительное экологическое состояние, но и приводит к потерям огромного количества необходимого для сельскохозяйственных угодий качественного органического удобрения.

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).

Учитывая специфику производственного процесса функционирования птицеводческих хозяйств:  направление продукции (получение яиц или мяса), вид птицы, (яичные куры, цыплята-бройлеры), способ содержания (напольное, клеточное), климатическая зона (север, юг), — 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 утилизаторы (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. 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.

Материал подготовлен на основе статьи Лысенко В П. — доктор с — х. наук, Горохов А. В  — аспирант, ВНИТИптицеводства