Как свиной навоз переработать. Расчеты эффективности применения биогаза. Конструктивные особенности биогазовой системы

Одна из задач, которую приходится решать в сельском хозяйстве — утилизация навоза и растительных отходов. И это довольно серьезная проблема, которая требует постоянного внимания. На утилизацию уходят не только время и силы, но и приличные суммы. Сегодня есть, как минимум, один способ, позволяющий эту головную боль превратить в статью дохода: переработка навоза в биогаз. В основе технологии лежит природный процесс разложения навоза и растительных остатков за счет содержащихся в них бактерий. Вся задача в создании особых условий для наиболее полного разложения. Эти условия — отсутствие доступа кислорода и оптимальная температура (40-50 o C).

Все знают, как чаще всего утилизируют навоз: складывают в кучи, потом, после ферментации, вывозят на поля. В этом случае образовавшийся газ выделяется в атмосферу, туда же улетает и 40% содержащегося в исходном веществе азота и большая часть фосфора. Получающееся в результате удобрение далеко не идеально.

Для получения биогаза необходимо чтобы процесс разложения навоза проходил без доступа кислорода, в закрытом объеме. В этом случае и азот, и фосфор остаются в остаточном продукте, а газ скопится в верхней части емкости, откуда его легко выкачать. Получаются два источника прибыли: непосредственно газ и эффективное удобрение. Причем удобрение высшего качества и безопасное на 99%: большая часть болезнетворных микроорганизмов и яйца гельминтов погибают, содержащиеся в навозе семена сорных трав теряют всхожесть. Существуют даже линии по расфасовке этого остатка.

Второе обязательное условие процесса переработки навоза в биогаз — это поддержание оптимальной температуры. Содержащиеся в биомассе бактерии, при низких температурах малоактивны. Они начинают действовать при температуре среды от +30 o C. Причем в навозе содержатся бактерии двух типов:

Термофильные установки с температурой от +43 o C до +52 o C являются наиболее эффективными: в них навоз обрабатывается 3 дня, на выходе с 1 литра полезной площади биореактора получается до 4,5 литров биогаза (это максимальный выход). Но на поддержание температуры в +50 o C требуются значительные расходы энергии, что не в каждом климате рентабельно. Потому чаще биогазовые установки работают на мезофильных температурах. В этом случае время переработки может составлять 12-30 дней, выход — примерно 2 литра биогаза на 1 литр объема биореактора.

Состав газа меняется в зависимости от сырья и условий переработки, но примерно он следующий: метан — 50-70%, двуокись углерода — 30-50%, а также содержится небольшое количество сероводорода (менее 1%) и совсем небольшой количество аммиака, водорода и соединений азота. В зависимости от конструкции установки в биогазе могут содержаться в значительном количестве пары воды, что потребует их осушения (в противном случае он просто не будет гореть). Как выглядит промышленная установка продемонстрировано в видео.

Это можно сказать целый завод по выработке газа. Но для частного подворья или небольшой фермы такие объемы ни к чему. Простейшую биогазовую установку легко сделать своими руками. Но вот вопрос: «Куда дальше направлять биогаз?» Теплота сгорания получаемого в результате газа от 5340 ккал/м3 до 6230 ккал/м3 (6,21 — 7,24 кВт.ч/м3). Потому его можно подавать на газовый котел для выработки тепла (отопление и горячая вода), или на установку по выработке электричества, на газовую печку и т.д. Вот как использует навоз от своей перепелиной фермы Владимир Рашин — конструктор биогазовой установки.

Получается, что имея хоть какое-то более-менее приличное количество скота и птицы, можно самому полностью обеспечить потребности своего хозяйства в тепле, газе и электричестве. А если установить на автомобили газовые установки, то и топливом для автопарка. Учитывая, что доля энергоносителей в себестоимости продукции 70-80% вы сможете только на биореакторе сэкономить, а потом и заработать множество денег. Ниже приведен скриншот экономического расчета рентабельности биогазовой установки для небольшого хозяйства (по состоянию на сентябрь 2014). Хозяйство мелким не назовешь, но и не крупное однозначно. Просим прощения за терминологию — это авторский стиль.

Это примерный расклад требуемых затрат и возможных доходов Схемы самодельных биогазовых установок

Схемы самодельных биогазовых установок

Простейшая схема биогазовой установки — это герметичная емкость — биореактор, в который сливается подготовленная жижа. Соответственно есть люк загрузки навоза и люк выгрузки переработанного сырья.

Простейшая схема биогазовой установки без «наворотов»

Емкость заполняется субстратом не полностью: 10-15% объема должно оставаться свободным для сбора газа. В крышку бака встраивается труба для отведения газа. Так как в полученном газе содержится довольно большое количество водяных паров, гореть в таком виде он не будет. Потому необходимо его для осушения пропустить через гидрозатвор. В этом нехитром устройстве большая часть водяного пара сконденсируется, и газ уже будет хорошо гореть. Потом газ желательно очистить от негорючего сероводорода и только потом его можно подавать в газгольдер — емкость для сбора газа. А оттуда уже можно разводить к потребителям: подавать на котел или газовую печь. Как сделать фильтры для биогазовой установки своими руками смотрите в видео.

Большие промышленные установки размещают на поверхности. И это, в принципе, понятно — слишком велики объемы земельных работ. Но в небольших хозяйствах чашу бункера закапывают в землю. Это во-первых, позволяет снизить затраты на поддержание требуемой температуры, а во-вторых, на частном подворье и так достаточно всяких устройств.

Емкость можно взять готовую, или в вырытом котловане сделать из кирпича, бетона и т.д. Но придется в этом случае позаботиться о герметичности и непроходимости воздуха: процесс анаэробный — без доступа воздуха, потому необходимо создать непроницаемую для кислорода прослойку. Сооружение получается многослойным и изготовление такого бункера длительный и затратный процесс. Потому дешевле и проще закопать готовую емкость. Раньше это обязательно были металлические бочки, часто из нержавейки. Сегодня с появлением на рынке емкостей из ПВХ можно использовать их. Они химически нейтральны, имеют низкую теплопроводность, длительный срок эксплуатации, и стоят в разы дешевле нержавеек.

Но описанная выше биогазовая установка будет иметь малую производительность. Для активизации процесса переработки необходимо активное перемешивание массы, находящейся в бункере. В противном случае на поверхности или в толще субстрата образуется корка, которая замедляет процесс разложения, газа на выходе получается меньше. Перемешивание проводится любым доступным способом. Например, таким, как продемонстрировано в видео. Привод при этом можно сделать любой.

Есть еще один способ перемешивания слоев, но немеханический — барбитация: вырабатываемый газ под давлением подают в нижнюю часть емкости с навозом. Поднимаясь вверх, пузырьки газа будут разбивать корку. Так как подается все тот же биогаз, то никаких изменений условий переработки не будет. Также этот газ нельзя считать расходом — он снова попадет в газгольдер.

Как говорилось выше, для хорошей производительности необходима повышенная температура. Чтобы не особенно тратиться на поддержание этой температуры необходимо позаботиться об утеплении. Какого типа теплоизолятор выбирать, конечно, дело ваше, но сегодня самый оптимальный — пенополистирол. Он не боится воды, не поражается грибками и грызунами, имеет длительный срок эксплуатации и отличные показатели по теплоизоляции.

Формы биореактора могут быть разные, но чаще всего встречается цилиндрическая. Она неидеальна с точки зрения сложности перемешивания субстрата, но используется чаще, потому что у людей накоплен большой опыт построения подобных емкостей. А если такой цилиндр разделить перегородкой, то можно использовать их как два отдельных резервуара, в которых процесс смещен по времени. При этом в перегородку можно встроить нагревательный элемент, таким образом решив проблему поддержания температуры сразу в двух камерах.

В самом простом варианте самодельные биогазовые установки — это прямоугольной формы яма, стенки которой сделаны из бетона, а для герметичности обработаны слоем стеклопластика и полиэфирной смолы. Такая емкость снабжается крышкой. Она крайне неудобна в эксплуатации: трудно реализуется и подогрев, перемешивание и отведение сбродившей массы, добиться полной переработки и высокой эффективности невозможно.

Чуть лучше обстоит дело с траншейными биогазовыми установками переработки навоза. Они имеют скошенные края, что облегчает загрузку свежего навоза. Если сделать дно под уклоном, то в одну сторону самотеком будет смещаться сбродившая масса и отбирать ее будет проще. В таких установках нужно предусмотреть теплоизоляцию не только стен, но и крышки. Подобная биогазовая установка своими руками реализуется несложно. Но полной переработки и максимального количества газа в ней не добиться. Даже при условии подогрева.

С основными техническими вопросами разбирались, и вы теперь знаете несколько способов того, как построить установку для получения биогаза из навоза. Остались технологические нюансы.

Что можно перерабатывать и как добиться хороших результатов

В навозе любого животного имеются необходимые для его переработки организмы. Было обнаружено, что в процессе сбраживания и в выработке газа участвует более тысячи различных микроорганизмов. Важнейшую роль при этом играют метанобразующие. Также считается, что все эти микроорганизмы в оптимальных пропорциях находятся в навозе КРС. Во всяком случае, при переработке этого вида отходов в сочетании с растительной массой, выделяется самое большое количество биогаза. В таблице приведены усредненные данные по наиболее распространенным видам сельскохозяйственных отходов. Примите во внимание, что такое количество газа на выходе можно получить при идеальных условиях.

Для хорошей продуктивности необходимо поддерживать определенную влажность субстрата: 85-90%. Но воду при этом нужно использовать не содержащую посторонних химических веществ. Негативно на процессы влияют растворители, антибиотики, моющие средства и т.д. Также для нормального протекания процесса в жиже не должны содержаться крупные фрагменты. Максимальные размеры фрагментов: 1*2 см, лучше более мелкие. Потому если вы планируете добавлять растительные ингредиенты, то необходимо их измельчать.

Важно для нормальной переработки в субстрате поддерживать оптимальный уровень рН: в пределах 6,7-7,6. Обычно среда имеет нормальную кислотность, и лишь изредка кислотообразующие бактерии развиваются быстрее метанобразующих. Тогда среда становится кислой, выработка газа снижается. Для достижения оптимального значения в субстрат добавляют обычную известь или соду.

Теперь немного о времени, которое необходимо на переработку навоза. Вообще время зависит от созданных условий, но первый газ может начать поступать уже на третьи сутки после начала сбраживания. Наиболее активно газообразование происходит при разложении навоза на 30-33%. Чтобы можно было ориентироваться по времени, скажем, что через две недели субстрат разлагается на 20-25%. То есть, оптимально переработка должна продолжаться месяц. В этом случае и удобрение получается наиболее качественным.

Расчет объема бункера для переработки

Для небольших хозяйств оптимальной является установка постоянного действия — это когда свежий навоз поступает небольшими порциями ежедневно и такими же порциями удаляется. Для того чтобы процесс не нарушался доля ежесуточной загрузки не должна превышать 5% от перерабатываемого объема.

Самодельные установки по переработке навоза в биогаз — не вершина совершенства, но достаточно эффективны

Исходя из этого, вы легко определите требуемый объем резервуара для самодельной биогазовой установки. Вам нужно суточный объем навоза с вашего хозяйства (уже в разведенном состоянии с влажностью 85-90%) умножить на 20 (это для мезофильных температур, для термофильных придется умножать на 30). К полученной цифре нужно добавить еще 15-20% — свободное пространство для сбора биогаза под куполом. Основной параметр вы знаете. Все дальнейшие расходы и параметры системы зависят от того, какая схема биогазовой установки выбрана для реализации и как вы все будете делать. Вполне можно обойтись подручными материалами, а можно заказать установку «под ключ». Заводские разработки обойдется от 1,5 млн. евро, установки от «Кулибиных» будут дешевле.

Юридическое оформление

Согласовывать установку придется с СЭС, газовой инспекцией и пожарниками. Вам понадобятся:

• Технологическая схема установки.
• План размещения оборудования и составляющих с привязкой самой установки, местом установки теплового агрегата, места прокладки трубопроводов и энергомагистралей, подключения насоса. На схеме должны быть обозначены громоотвод и подъездные пути.
• Если установка будет находиться в помещении, то необходим также будет план вентиляции, которая будет обеспечивать не менее чем восьмикратный обмен всего воздуха в помещении.

Как видим, без бюрократии и тут не обойтись.

Напоследок немного о производительности установки. В среднем за сутки биогазовая установка выдает объем газа в два раза превышающий полезный объем резервуара. То есть, 40 м 3 навозной жижи дадут в сутки 80 м 3 газа. Примерно 30% уйдет на обеспечение самого процесса (главная статья расходов — подогрев). Т.е. на выходе вы получите 56 м 3 биогаза в день. Для покрытия потребностей семьи из трех человек и на отопление среднего по размерам дома требуется по статистике 10 м 3 . В чистом остатке у вас 46 м 3 в день. И это при небольшой установке.

Итоги

Вложив некоторое количество средств в устройство биогазовой установки (своими руками или под ключ), вы не только обеспечите собственные нужды и потребности в тепле и газе, но и сможете продавать газ, а также получающиеся в результате переработки высококачественные удобрения.

Навоз – это испражнения домашних животных. Навоз — полезное удобрение для почвы, его свойства повышения плодородия были замечены давно. Подобное удобрение используется везде, как в домашнем хозяйстве, так и в промышленных масштабах. Бактерии для переработки навоза становятся основой для повышения эффективности удобрения.

Перегной выступает органическим удобрением, которое усиливает всхожесть семян. Благодаря необходимым для роста микроэлементам и созданию благотворной экосистемы, растение способно принести больше плодов.

Земля становится более теплой, рыхлой, вода лучше проникает в нижние слои земли и кислотность на порядок уменьшается. Обогащение почвы необходимыми элементами создает благоприятное окружение для развития культур. С помощью помета в почву попадает: азот, марганец, молибден, органические вещества, бактерии, при чем как полезные, так и нет. Вредные микроорганизмы следует устранять в процессе подготовки.

Применяется навоз практически всех видом домашних животных: лошадей, крупного рогатого скота, свиней и птиц. Самый ценный из перечисленных – это лошадиный помет, он обладает наиболее удачным сочетанием микроорганизмов.

Сейчас у многих стоит вопрос, зачем нужны бактерии вовсе? Навоз достаточно эффективен и без дополнительных бактерий, но многократно увеличить его качественные показатели все же возможно. Наиболее качественное удобрение – это подстилочный навоз, так он идет перемешанный с подстилкой из определенных материалов. Наиболее распространенными считаются быстро перегнивающие компоненты, вроде соломы или торфа, реже применяются опилки.

Польза от переработки

Главное, зачем нужна переработка – это придание навозу дополнительных полезных свойств, усиление уже имеющихся качеств и устранение вредных компонентов. Так, используя бактерии для эффективного преобразования перегноя, получается достичь лучшего качества помета, а именно:

1. Устранение бактерий, которые вызывают заболевания растительных культур, а иногда и опасных для человека вирусов;
2. В процессе переработки убиваются споры грибков и бактерии гнилостного типа, заражающие растения. Особенно подвержены риску владельцы коровьего помета;
3. В экскрементах содержатся семена сорняков, которые не были переварены животным, они в скором времени взойдут;
4. При использовании в кормлении животных химических препаратов, их остатки неизбежно выходят из организма через фекалии, что возможно устранить с помощью бактерий;
5. Яйца глистов имеют прочную оболочку и могут находиться в живом состоянии несколько лет;
6. В некоторых видах помета, особенно свиного, содержится много аммиака, что напротив угнетает растения.

Важно! Учитывайте, что свежие экскременты животных еще не являются полноценным навозом. Их применение может принести больше вреда, чем пользы и надолго ухудшить плодородность земли.

Большинство полезных микрокомпонентов и веществ растениями может усвоиться только в простом виде, так как в них нет встроенных функций расщепления сложных связей. Поэтому предварительно удобрение следует переработать, используя микроорганизмы. Сложная органика при помощи бактерий превращается в более простую, пригодную к употреблению, иначе разложение навоза займет длительный период.

Переработка перегноя может использоваться в разных ракурсах, более стандартном, то есть без применения специальных добавок, и микробиологическая. Каждый вид имеет свои особенности.

Традиционная переработка, особенности применения

Традиционный вид обработки заключается в простом ожидании, пока удобрение самостоятельно будет истлевать и различные сложные соединения превратятся в простые. Для него используются специально отведенные места, называющиеся навозохранилищами. Они могут быть наземными или углубленными в землю.

Некоторые фермы по взращиванию свиней смывают экскременты в так называемые лагуны. В них содержание полезных микроорганизмов меньше и требуется больший объем резервуара. Все это сопровождается процессом разложения в естественных условиях.

Для переработки навоза крупного рогатого скота могут применяться 3 основных метода:

1. Рыхлый;
2. Плотный;
3. Комбинированный.

Плотный тип подразумевает уплотнение экскрементов так, чтобы излишняя влага и воздух были устранены. Обычно реализуется в небольших емкостях. Такой способ позволяет лучше обеззаразить вещество, также наблюдается меньшее удаление азота. Процесс занимает длительное время. Рыхлый тип подразумевает вспушивание навоза, чтобы в него попадало больше воздуха.

Комбинированный вид – это стандартный способ, так экскременты свободно насыпаются, не уплотняясь. Сырье разлагается достаточно быстро, при этом сохраняя хорошие показатели. Часто метод используется в качестве первоначальной подготовки перегноя. Немного истлевшее сырье уплотняют и добавляют микроорганизмы.

Несмотря на присутствие полезных веществ в таком навозе, его придется длительное время ожидать, так как активность бактерий низкая, и их концентрация недостаточная. Покупая бактерии для переработки вы получаете микроорганизмы, которые лучше всего подходят для поставленной задачи, иначе приходится рассчитывать на самостоятельное протекание процесса.

Особенности биоактивных средств переработки навоза в виде подстилки

Стоит оговориться, что для использования бактерий удобно применять подстилку. Предварительно выстилается пол в помещении из соломы, опилок, торфа или других веществ. Его глубина должна быть достаточной для длительного использования (рекомендуется 70 см).

Выделив основные преимущества биоактивных препаратов, удастся определиться с результативностью и эффективностью метода переработки. Тление с помощью бактерий имеет ряд преимуществ:

1. Сырье не приходится постоянно собирать и переносить в хранилище, которое занимает много места. Так как навоз появляется каждый день, необходимо строить сразу несколько отсеков для готового навоза, для свежего и, если есть необходимость, для промежуточной обработки. Используя микроорганизмы этот фактор можно исключить, попадая на подстилку фекалии самостоятельно начинают обрабатываться бактериями;
2. Отдельные способы переработки навоза, к примеру, подстилочный, могут использоваться вместо отопления. В процессе перегнивания выделяется температура порядка 45-55 градусов. Этого вполне достаточно для помещений, в которых отсутствует сквозняк. Благодаря этому подходу происходит существенная экономия средств;
3. Содержание животных не требует возведение сложных строений, достаточно сборной конструкции из арок и листов различной древесины и/или металла;
4. Искусственное насыщение навоза бактериями помогает устранить зловоние в помещении. Естественно, что долгое отсутствие уборки вызывает сильный смрад. Помимо дискомфорта он приносит и материальный убыток, животные медленнее набирают вес, могут себя плохо чувствовать, что влечет отсутствие аппетита. Своеобразный запах — это следствие выработки метана и аммиака. Благодаря активным препаратам происходит быстрая обработка экскрементов и запах исчезает. Своевременное проветривание все же нужно, так как удаление запаха – это непростой процесс. Так животные остаются чистыми, окружающая среда свежая;
5. Расходы на содержание персонала уменьшаются, так как уборка и чистка хлева не нужна. Всего один рабочий способен ухаживать за сотнями голов свиней;
6. При накоплении отходов жизнедеятельности возникает вероятность заболевания животных, чего не происходит используя бактерии. Также условия содержания становятся подобными естественным, что благотворно влияет на рост поголовья и увеличение веса животных;
7. Подстилка выступает своеобразной буферной зоной для защиты от вредителей, грызунов.

Полезные бактерии и применение для переработки свиного навоза достаточно раскрыты, таким образом становится очевидна экономическая и энергетическая эффективность препаратов. Сельские хозяйства, переходящие на применение бактерий, более прибыльны (по статистике на 40-70%, чем те, кто использует стандартный метод перегноя).

Состав биопрепаратов для переработки навоза

Каждый производитель держит в секрете основные компоненты своего препарата и особенности его производства, но существуют некоторые общие показатели. В состав ядра большинства биосредств входят:

1. Ферменты – это элементы биологического происхождения активного распространения. Главная задача этого компонента заключается в уничтожении органики в волокнах подстилки и навоза. В процессе выполнения разложения выделяется азот и углерод;
2. Дрожжи – позволяют утилизировать фекалии животных и являются одними из наиболее важных компонентов. Благодаря использованию этих элементов, опилки, содержащиеся в подстилке, превращаются в биогумус;
3. Молочнокислые бактерии – это органические элементы, так называемые лактобактерии, которые помогают преобразовывать молочную кислоту в субстрат. Механизм важен для замедления развития патогенных бактерий в навозе.

В зависимости от типа животных, поставленных задач и производителя данный перечень может существенно отличаться. Приблизительный смысл одинаковый, но некоторые отличия присутствуют. Стоит учитывать, что некоторые препараты имеют узкую направленность и для других типов животных не подходят.

Применение биопрепаратов для переработки навоза

В зависимости от цели и способа переработки навоза выделяют различные виды препаратов. В одних случаях строят биореактор для переработки органических отходов, в другом выбирают метод подстилки, в некоторых случаях используется биологическое отопление.

Использование микробиологических препаратов повышает скорость образования из сырья полноценного удобрения, повышая его качественные характеристики. Самыми популярными производителями бактерий являются отечественные и китайские средства.

Применение несколько отличается в зависимости от формы распространения и типа использования. Для подстилки часто используются порошкообразные или жидкие средства. Известные препараты – это Биохлев, Biolatic и Агростар. Способ применения описан на упаковке самого биопрепарата, к примеру для Biolatic следует:

1. Упаковка весом 1 кг должна быть растворена в 50 л воды;
2. Раствор разделить на 2 доли;
3. Устлать половину слоя подстилки в помещении и разбрызгать первую половину препарата;
4. Для развития бактерий следует добавить немного питательной среды – навоз, можно применять отруби;
5. Подстилочный материал (вторая его часть) устилается поверх всего и снова смачивается остальной дозой препарата.

Ежемесячно следует опрыскивать верхний слой подстилки с экскрементами при помощи препаратов. Количество используемого биологического средства составляет приблизительно 10% от первоначальной процедуры формирования подстилки.

Для быстрого тления навоза в специальных хранилищах важными помощниками считаются бактерии. Их добавляют в резервуар с пометом, независимо от его консистенции и рода. Количество препарата сугубо индивидуальное и рассчитывается в соотношении к тонне навоза. Пример качественного препарата – это «Агробриз», его расход составляет 2 л на 1 т.

Подстилка имеет срок жизни порядка 5 лет, при этом наблюдается достаточный уровень чистоты в хлеву и уничтожение запаха. Все это время следует соблюдать некоторые несложные рекомендации по поддержанию микрофлоры в помещении. Затем подстилку заменить.

Для успешного использования биопрепаратов не требуются слишком большие подготовительные меры, бактерии достаточно самостоятельны. Некоторые рекомендации все же следует выделить, так как они провоцируют ухудшение размножения бактерий или вовсе их гибель:

1. Стены в хлеву не должны промерзать. Вероятно, что помимо подстилочного отопления придется организовать дополнительный источник подогрева. Актуально при тонких стенах, сильных морозах, маленьком количестве скота в большом помещении и т.д. При температуре меньше 40 градусов дополнительный обогрев обязателен;
2. Влажность должна находиться пределах нормы, порядка 55-60%. Засуха провоцирует уменьшение питательных веществ для бактерий и они замедляют свое размножение, а иногда и гибнут. Большой процент содержания влаги негативно сказывается на животных;
3. Толщина прослойки должна быть достаточной для впитывания экскрементов и зависеть от вида скота. Материал постепенно следует добавлять, ведь он будет сильно утаптываться и уплотняться;
4. Если потребуется проводить дезинфекцию, то учитывается уязвимость бактерий, лучше проконсультироваться со службой поддержки производителя.

Создавая благотворные условия для развития бактерий и уничтожения вредных веществ в экскрементах, удается достичь максимальной результативности питомника и увеличить его производительность. В последствие полученную подстилку, при ее замене, можно использовать в качестве удобрения в сельском хозяйстве. Альтернативный вариант заключается в обогреве помещений при помощи навоза.

Бактерии для отопления навозом

Биопрепараты для утилизации навоза и помета могут применяться в различных направлениях. Можно просто заливать полученный навоз активными бактериями и они достаточно быстро подготовят, разложат экскременты. Полное разложения – это невыгодное использование ресурсов, так как в случае отсутствия необходимости в навозе, его можно использовать как отопление или хотя бы продать.

Обычно навоз для отопления используется в качестве застывших брикетов. Необходимо в специальные емкости, бурты, поместить экскременты. Разные виды можно перемешивать между собой. Затем добавить биопрепарат, отличным выходом будет приобретение «Водограй чистый хлев». Добавляют из расчета на 30 м3 смеси – 100 г препарата. Если используется помет, то пропорция несколько изменяется, 100 г средства на 50 м3 помета.

Затем раз в неделю следует производить перемешивание, ворушение консистенции. Длительность приготовления составляет 1 месяц. Далее консистенцию следует отделить от воды, можно высушить, отжать или использовать гранулятор. Таким образом получается абсолютно безопасное, дешевое и эффективное натуральное топливо.

Так как навоз несколько уменьшается в размерах из-за увеличения плотности и отделения воды, то из 1 т свежего помета выход составляет около 0,5 т. Каждый килограмм сухого продукта способен выдать тепло в количестве 3,2 кВт/ч, то есть тонна свежего навоза приравнивается к 1600 кВт/ч. По сравнению с биогазом этот метод намного результативнее, он в 25 раз более эффективен и выгоден, а соответственно и привлекательнее.

Сжигать брикеты из навоза можно в обычных пиролизных печах, при этом достигается энергоэффективность в 90%. Если озадачиться конструкцией и добавить воздушный рекуператор, то КПД достигнет 95%. После отработки материала, то есть сжигания, останется зола, она невероятно полезна в сельском хозяйстве, так как вмещает множество полезных минералов и микроэлементов.

Фермерские хозяйства способны перейти на такой вид отопления достаточно быстро и сократить свою зависимости от сети, в удаленных участках это крайне важно, так как любая неисправность устраняется медленно.

Видео — Утилизация свиного навоза

Конечная форма переработки

Как перерабатывают навоз и какие продукты получают на выходе? Благодаря использованию специальной микрофлоры можно получить различные конечные продукты. Каждый представленный метод позволяет извлечь существенную пользу с такого, казалось бы, бесполезного вида сырья.

В случае с переработкой перегноя в специальных хранилищах, его можно использовать как чистое удобрение. Преобразовав свежие фекалии в навоз получается увеличить плодородность земли, засеянные культуры приносят больше плода, что напрямую связано с экономической составляющей.

Используя бактерии для формирования подстилочного слоя удается сэкономить много средств на содержании людей для уборки экскрементов и на постройке специальных хранилищ для него. Также у животных наблюдается быстрый прирост в поголовье и весе. В дальнейшем подстилку можно удалить и тоже использовать для удобрения почвы.

Топливный навоз не менее эффективен, так как обладает сразу двумя циклами превращения. Помимо возможности отапливать с его помощью помещение, что экономит средства на теплоресурсах, еще остается и зола. В дальнейшем пепел также развеивается по участку и улучшает показатели почвы.

Заключение

Эффективность использования навоза может быть выше, если применять специальные бактерии. Тогда существует возможность расширить спектр применения сырья и улучшить его качественные показатели многократно. Правильное использование навоза помогает увеличить продуктивность всего питомника на 40-70%. Учитывая низкую стоимость биопрепаратов и минимальное вложение в переоборудование, стоит ожидать еще более широкое распространение подобной технологии в ближайшее время.

Утилизации навоза

Утилизация навоза осуществляется в настоящее время по нескольким технологиям с применением механизмов.

1 - сбор, удаление из скотоместа, складирование, переработка и внесение в почву твердого подстилочного навоза;

2- удаление жидкого навоза механическими средствами, смешивание с кольностирующими материалами: торфом, резаной соломой, опилками и другими веществами, складирование, переработка и внесение в почву твердого навоза;

3- сбор и удаление бесподстилочного, жидкого навоза с разделением его на твердую и жидкую фракции, с последующим хранением и внесением каждой фракции отдельно. После разделения навоза твердую фракцию используют как обычный твердый навоз на удобрения, а жидкую фракцию - подвергают сложной обработке с целью ее обеззараживания, дезодорации и осветления.

Важнейшее мероприятие при обработке навоза - обеззараживание, так как необеззараженный навоз представляет серьезную угрозу обсеменения водоемов, почвы, подпочвенных вод кормовых угодий и пастбищ опасными для люден возбудителями инфекционных и инвазионных болезней.

Для утилизации твердого навоза в настоящее время применяют наиболее распространенную технологию: компостирование хранение в буртах с следующей вывозкой на поля.

При компостировании навоза наиболее ответственным моментом является его хранение в буртах, так как от этого зависит качество органических удобрений. При этом происходит не только разложение органического вещества, но и потери питательных веществ.

В зависимости от степени разложения навоза, его делят на свежий, полуупревший и перегной. В полупревшей стадии разложения навоз теряет 10 -13% органического вещества, перепревшей стадии - около 50%, перегной теряет до 75%.

Главным источником потерь азота в навозе является газообразный аммиак, который образуется при разложении навоза под действием микроорганизмов, что способствует загрязнению атмосферы. Как видно из таблицы 1, потери органического вещества и азота при различных способах хранения навоза в течении 3-5 месяцев в % составляет:

Потери органического вещества и азота при хранении навоза

Это показывает, что лучший способ хранения навоза-анаэробный с плотной укладкой в штабель, при котором питательные вещества сохраняются максимально. Однако при таком хранении степень разложения органического вещества весьма незначительна, что отрицательно влияет на удобрительные свойства навоза, так как при этом снижается отдача азота растениям. Кроме того, такой навоз привлекает патогенную микрофлору. Поэтому перед внесением навоза в почву необходимо, чтобы легкорастворимые органические вещества: жиры, белки и углеводы были разложены.

По оценкам специалистов, наиболее перспективным способом утилизации навоза является его анаэробное сбраживание.

Анаэробное сбраживание навоза представляет собой биохимический процесс разложения органического вещества без доступа воздуха, с образованием биологического газа, состоящего в основном из 55-70% метана и 27- 44% углекислого газа с примесью сероводорода (до 3%), водорода, азота.

Метановое сбраживание охватывает три этапа. На первом этапе путем биохимического расщепления все высокомолекулярные компоненты (жиры, белки и полисахариды) разлагаются на более простые химические соединения, на втором этапе при участии кислотообразующих бактерий происходит дальнейшее разложение с образованием летучих жирных кислот, спиртов, альдегидов, кетонов, аммиака, углекислого газа, водорода и воды. И только на третьем этапе начинается собственное метановое брожение. Под действием метанообразующнх бактерий органические соединения превращаются в метан СН4и углекислый газ СО2 - основные компоненты биогаза. Различают для вида анаэробного сбраживания навоза. Это связано с существованием различных групп бактерий. Для одной группы наиболее благоприятный температурный режим - от 30 до 40°С, для другой - от 50 до 60°С. В первом случае процесс называется мезофильным, во втором термофильным.

Практически на любой животноводческой ферме сталкиваются с проблемой накопления большого количества навоза, продукта жизнедеятельности животных. Особенно ярко проявляется это в тех хозяйствах, где количество скота на единицу площади гораздо больше нормы. Не стоит забывать, что навоз - это ценное органическое удобрение, в котором содержится большое количество питательных для почвы и растений веществ. Однако, использование органических удобрений в некоторых странах регулируется законодательными нормами. Там же, где есть связь животноводства и земледелия практически не происходит загрязнения почвы отходами животных. Иначе говоря, переработка навоза часто является необходимостью в сельском хозяйстве.

В ряде случаев использование экскрементов животных в чистом виде не желательно, может нанести вред возделываемым растениям, окружающей среде, качеству грунтовых вод, да и сам процесс внесения трудоемок. Исправить все это можно, если делается переработка навоза в удобрение приемлемое для дальнейшего использования, тем более что в настоящее время для этого используются новые возможности и есть современные технологии.

Переработка свиного навоза

В чистом виде свиной навоз малоэффективен в качестве удобрения. Связано это с тем, что питательные вещества в нем находятся в неблагоприятной для сельскохозяйственных культур форме. Жидкая консистенция содержит небольшое количество растительных остатков, в результате чего она не содействует улучшению структуры почвы. Кроме того, свиной навоз содержит немного микроорганизмов, способствующих перегниванию остатков пищи с выделением такого вещества, как азот.

Все это говорит о том, что экскременты свиней во избежание закисания не рекомендуется использовать на тяжелых суглинистых почвах, так как процесс их разложения может затянуться. Однако, на супесчаных почвах возможно применение навоза животных, при условии, что среди них не было выявлено заболеваний, которые могут быть опасны для здоровья человека.

На сегодняшний день используется несколько технологий, по которым производится переработка свиного навоза:

Компостирование и вермикомпостирование;
- биотермическое обеззараживание;
- ускоренная ферментация;
- гранулирование навоза и получение гранулированных органоминеральных удобрений;
- разделение на жидкую и твердую фракции;
- анаэробная переработка отходов и т. д.

Переработка навоза крс и птичьего помета

Фермы, на которых содержится большое количество крупного рогатого скота, с проблемой переработки навоза встречаются наиболее часто. Продукт жизнедеятельности животных может быть нескольких видов: твердый, жидкий, полужидкий и подстилочный. В любом случае переработка навоза крс, а в особенности излишков необходима, для этого процесса могут применяться различные технологии, от компостирования до анаэробной переработки и гранулирования.

Особого внимания заслуживает переработка птичьего помета. Без переработки его не рекомендуется использовать в качестве удобрения. При этом количество отходов достаточно большое. Так, за год курица-несушка поставляет до 300 яиц (до 18 кг), а помета приходится до 73 кг.

Продукт жизнедеятельности, который выделяют птицы представляет собой вещество вязкой консистенции с влажностью 60-80%, которая зависит от вида, возраста и условий содержания. В свежих экскрементах есть органические и неорганические соединения. В первом случае это азотистые, сернистые и углеродные вещества. Кроме того, здесь могут содержаться остатки пестицидов, соли тяжелых металлов, нуклиды и т. п.

Хотя есть ряд способов, как переработать птичий помет, наибольшее распространение получили следующие технологии:

Компостирование;
- вермикомпостирование;
- высокотемпературная сушка;
- биоэнергетические методы.

Компостирование навоза

Является одним из самых известных способов, с помощью которых перерабатывается помет птиц и навоз крс. Если описывать классическую версию, то компостирование отходов, происходит примерно следующим образом. Продукты жизнедеятельности животных складываются и хранятся в буртах, высотой 2-4 метра. Благодаря воздействию специальных микроорганизмов, органические элементы, содержащиеся в нем, постепенно разлагаются. В процессе температура достигает до 60 градусов, что приводит к гибели вредных микроорганизмов и потере всхожести семян сорных растений (если они имеются).

В навоз могут добавляться различные добавочные органические материалы (стружка, кора деревьев, солома, торф и др.). Длительность процесса такой переработки составляет несколько месяцев. Для компостирования желательно использовать помет, влажность которого варьируется в пределах 50-80%. Существенным недостатком данного метода является необходимость различных добавок для получения действительно эффективного удобрения.

Вермикомпостирование

Переработка навоза в удобрения может быть проведена с помощью такого метода, как вермикомпостирование. Его главное отличие от предыдущего в том, что для обработки сырья используются специальные дождевые черви. Этот способ помогает получить органические удобрения, богатые ценными бактериями. Оптимальной температурой для развития и размножения червей является 20-24 градуса, поэтому метод используется преимущественно в теплое время года. Преимуществом технологии являются небольшие финансовые затраты и относительная простота способа.

Высокотемпературная сушка

Этот способ является одним из самых надежных для того, чтобы обезвредить навоз или помет от вредных факторов (болезнетворных микроорганизмов или семян сорняков) и сохранить полезные элементы. Причем, продукт который дает данная технология может быть использован не только как удобрение, но и как добавка в корм для жвачных животных.

Недостатками высокотемпературной сушки являются необходимость наличия дорогостоящего оборудования и затраты на термическую обработку (понадобится до 100 кг топлива на 1 тонну испаряемой жидкости). Этот метод является целесообразным при использовании в качестве сырья навоза низкой влажности (менее 50%).

Бактерии для переработки навоза

Для того чтобы сохранить ценность навоза как удобрения (а именно содержание в нем азота), необходима его правильная переработка. Одним из современных способов, получающих все большее распространение, является переработка бактериями. Для этого производители создают эффективные биологические соединения, в которых содержатся селекционированные микроорганизмы и энзимы. Данный способ подходит как для птичьего помета, так и для навоза крупного рогатого скота и свиней.

Использовать метод могут как хозяйства, применяемые гидросмыв, так и те, кто предпочитает обработку в буртах. В первом случае отходы жизнедеятельности животных и птиц обычно отстаиваются. В результате на поверхности появляется корка, жидкость остается в центре, а осадок выпадает на дно. Осадок затвердевает, и его становится трудно откачивать. В таком случае бактерии для переработки навоза предотвратят разделение на жидкую и твердую фракцию (осадок), сохранив отходы в первоначальном виде длительное время, к тому же они помогут удержать азот.

В буртах навоз перемешивается с соломой или другой органикой. В данном случае для обработки потребуются микроорганизмы, способствующие разложению лигнина и целлюлозы. Опять же виды бактерий для переработки навоза будут оптимальным вариантом. К тому же препараты эффективны даже при высоком уровне влажности навоза, помогают снизить неприятный запах и уменьшить количество мух в стойлах.

Гранулирование навоза и птичьего помета

Среди современных методов переработки продуктов жизнедеятельности животных и птицы можно отметить гранулирование навоза и помета птиц. В результате применения этого способа получаются спрессованные гранулы, в которых макро и микроэлементы содержатся в оптимальном количестве и нормальной влажности. Этот вид органического удобрения может быть эффективно использован для любого вида растения и типа почвы.

Наиболее ценным продуктом гранулирования являются гранулы, изготовленные из птичьего помета. Они легкорастворимые и содержат питательные вещества, хорошо усваиваемые растениями. Преимуществом данного способа обработки экскрементов является уменьшение объема исходного сырья практически в 10 раз. Питательные элементы, которые содержатся в экскрементах животных и птиц, могут конкурировать с минеральными удобрениями по эффективности использования. А с учетом того, что на фермах по выращиванию крупного рогатого скота, часто возникает проблема хранения и утилизации навоза крс и помета птиц, установки, которые позволяют получить гранулированный навоз, могут значительно облегчить жизнь владельцев хозяйств.

Удобрения, полученные технологией гранулирования, имеют такие преимущества:

1) в них гарантированно отсутствуют вредные микроорганизмы;

3) они могут вноситься в почву сельскохозяйственной техникой;

4) длительный срок хранения гранулированного помета и навоза;

5) экологически чистый, абсолютно нетоксичный для человека продукт.

Процесс выпуска гранулированного удобрения состоит из нескольких этапов. Во-первых, необходимо подготовить сырье. Для этого помет или навоз просушивается (до 10-12%) и измельчается. С данной целью могут использоваться аэродинамические сушки, данное оборудование имеет небольшое электропотребление.

На следующем этапе потребуются измельчители. Они помогут получить сырье необходимого размера. После этого происходит гранулирование навоза на специальном грануляторе. И последний этап - охлаждение полученных органических гранул.

Переработка навоза в биогаз

Еще одним эффективным способом получения органического удобрения является переработка навоза и помета в биогаз, данная технология дает на выходе смесь газов, среди которых есть метан, углекислый газ, сероводород. Количество вырабатываемого газа зависит от условий окружающей среды, в том числе от температуры. Можно выделить три режима биоконверсии:

Псирофильный;
- мезофильный;
- термофильный.

Самым оптимальным из них является термофильный.

Анаэробная ферментация может использоваться как для твердых органических отходов, так и для жидкого помета птиц. Желательно, чтобы она длилась не меньше 12 суток. При этом азот и фосфор в исходном сырье сохраняются практически в полном объеме.

Общая масса отходов практически не изменяется, за исключением влаги, которая преобразуется в биогаз. В итоге получается органическое удобрение с щелочной реакцией, благодаря чему оно идеально подходит для использования в кислых почвах. Отмечается увеличение эффективности данного вещества, в сравнении с навозом, обработанным методом компостирования. Так, отзывы говорят о том, что в среднем урожайность культур увеличивается на 10-15%.

В комплекс, представляющий собой оборудование для переработки навоза в биогаз, входит герметично закрытая емкость с теплообменником (обычно в качестве теплоносителя используется обычная вода температурой 50-60 градусов), приспособления для ввода и вывода сырья, отвода газа. В настоящее время существуют автоматизированные линии, разработанные крупными европейскими производителями, оборудование, цель которого максимально облегчить процесс изготовления удобрений из отходов.

Нужно отметить, что технология переработки навоза в газ на сегодняшний день является довольно затратным способом изготовления удобрений из продуктов жизнедеятельности домашних животных и птиц. Однако, это экологически безопасный и эффективный метод который уже взяли на вооружение в некоторых странах.

Переработка навоза является необходимым условием для полноценного функционирования животноводческой фермы. Тем более, что данный процесс можно сделать экономически выгодным.

Что мы получаем со свинофермы?

С одной стороны, конечно, полезную продукцию - в виде окороков и отбивных. Этой стороны мы, однако, касаться здесь не будем, поскольку, как следует из заголовка, намерены рассказывать о биотехнологии, а такая продукция и без всякой биотехнологии хороша.
К сожалению, есть у свинофермы и другая сторона, совсем не аппетитная, но, увы, не менее существенная. Кроме мяса здесь производятся еще и отходы, причем в количестве, во много раз большем. Суточный привес одной свиньи на откорме измеряется сотнями граммов, а навоза от той же свиньи за те же сутки - пять-восемь килограммов. Современный свинокомплекс, где счет поголовья идет на десятки тысяч, производит огромные количества навоза.

Навоз всегда считался ценным удобрением. Но это, так сказать, классический навоз, по преимуществу конский или коровий, да еще щедро сдобренный соломой из подстилки.
На современной свиноферме навоз совсем другой. Подстилки там и в помине нет - навоз смывают водой, количество стоков от этого увеличивается во много раз, а концентрация сухих веществ - тех, в которых и заключена удобрительная ценность навоза,- уменьшается до нескольких процентов.
Все это гигантское количество жижи приходится где-то хранить - хотя бы от осени до весны, в период, когда удобрения не вносят. Выдерживать навоз нужно еще и для того, чтобы обезвредить всегда присутствующих в нем патогенных микробов, яйца гельминтов и семена сорняков, которые после внесения в почву немедленно, пойдут в рост. В итоге, например, в латвийском совхозе "Огре", где и свиней-то всего 20 тысяч с небольшим, пришлось запроектировать навозохранилища объемом 80 тысяч кубометров - даже при трехэтажной высоте они заняли бы целый гектар, а стоили бы почти столько же, сколько сам свинокомплекс. К тому же очень трудно предотвратить просачивание такого жидкого навоза в землю, в подземные воды, в реки. Да и атмосферу он загрязняет зловонием... Обезвреживание навозных стоков, особенно со свинокомплексов, превратилось в серьезную проблему в масштабе всей страны.
Одно из решений этой проблемы предложил Институт микробиологии им. А. Кирхен-щтейна АН Латвийской ССР. И не только предложил, но и внедряет в производство в том самом совхозе "Огре", о котором МЫ/ только что упомянули.

ЗАМЕЧАТЕЛЬНОЕ СООБЩЕСТВО

Один микробиологический способ обезвреживания навоза, да и любых других органических остатков, известен давно - это компостирование. Отходы складывают в кучи, где они под действием микроорганизмов-аэробов понемногу разлагаются. При этом куча разогревается примерно до 60°С и происходит естественная пастеризация - погибает большинство патогенных микробов и яиц гельминтов, а семена сорняков теряют всхожесть.
Но качество удобрения при этом страдает: пропадает до 40 % содержащегося в нем азота и немало фосфора. Пропадает и энергия, потому что впустую рассеивается тепло, выделяющееся из недр кучи, - а в навозе, между прочим, заключена почти половина всей энергии, поступающей на ферму с кормами. Отходы же от свиноферм для компостирования просто не годятся: слишком они жидкие.
Но возможен и другой путь переработки органического вещества - сбраживание без доступа воздуха, или анаэробная ферментация. Именно такой процесс происходит в природном биологическом реакторе, заключенном в брюхе каждой буренки, пасущейся на лугу. Там, в коровьем преджелудке, обитает целое сообщество микробов. Одни расщепляют клетчатку и другие сложные органические соединения, богатые энергией, и вырабатывают из них низкомолекулярные вещества, которые легко усваивает коровий организм. Эти соединения служат субстратом для других микробов, которые превращают их в газы - углекислоту и метан. Одна корова производит в сутки до 500 литров метана; из общей продукции метана на Земле почти четверть - 100-200 млн. тонн в год! - имеет такое "животное" происхождение.
Метанообразующие бактерии - во многом весьма замечательные создания. У них необычный состав клеточных стенок, совершенно своеобразный обмен веществ, свои, уникальные ферменты и коферменты, не встречающиеся у других живых существ. И биография у них особая - их считают продуктом особой ветви эволюции.
Примерно такое сообщество микроорганизмов и приспособили латвийские микробиологи для решения задачи - переработки отходов свиноферм. По сравнению с аэробным разложением при компостировании анаэробы работают медленнее, но зато гораздо экономнее, без лишних энергетических потерь. Конечный продукт их деятельности - биогаз, в котором 60-70 % метана,- есть не что иное, как концентрат энергии: каждый кубометр его, сгорая, выделяет столько же тепла, сколько килограмм каменного угля, и в два с лишним раза больше, чем килограмм дров.
Во всех прочих отношениях анаэробная ферментация ничуть не хуже компостирования. А самое важное - что таким способом прекрасно перерабатывается жидкий навоз со свинофермы: пройдя через биореактор, эта зловонная жижа превращается в прекрасное удобрение.

ЭКОЛОГИЯ ПЛЮС НЕМНОГО ТЕПЛА

Опытная установка, производящая биогаз, вот уже четыре года работает на одной из свиноферм совхоза "Огре". Научные основы. технологии для нее разработали в Институте микробиологии им. А.Кирхенштейна, а проект сделали в совхозе. ("У вас есть свое КБ?" - спросил автор у зам. директора совхоза В.С.Дубровскиса. "Какое КБ?- ответил он.- Сам сидел и рисовал...") Рядом стоит еще один реактор, импортный, пущенный в прошлом году. В общем, как считают в совхозе, можно было обойтись и без импорта: зачем тратить валюту на то, что вполне можно делать своими силами?
Оба реактора, объемом по 75 кубометров каждый, перерабатывают все отходы с фермы на 2500 свиней, давая совхозу остро необходимое всякому хозяйству высококачественное удобрение и по 300-500 кубометров газа в сутки.
"Для нас дело не в биогазе,- говорит В. С. Дубровские.- Если бы речь шла только о нем, мы бы и браться не стали. Главное - то, что это единственная технология переработки и обеззараживания отходов свиноводства, которая себя окупает". Не газом окупает, а экологическим благополучием: иначе пришлось бы строить и навозохранилища, И очистные сооружения, тратить большие деньги и очень много энергии. Кроме того, совхоз получает хорошее удобрение: в нем нет, как в свежем навозе, семян сорняков, способных прорасти, а значит, меньше надо расходовать гербицидов. Опять-таки, экологическая выгода. Биогаз же - как бесплатное приложение: приятно, но не обязательно.
Именно поэтому не так просто подсчитать экономическую эффективность подобных разработок. Обычно считают как раз по биогазу: затраты такие-то, газа получено столько-то, соответствующее количество солярки стоит столько-то. Получается в общем тоже выгодно, но сроки окупаемости не рекордные...
Тут есть еще одна тонкость. Бактерии метанового брожения в отличие от аэробов при компостировании сами тепла не выделяют, а работают они только в тепле. Для одних, термофильных, нужно поддерживать температуру около 55 °С, для других, мезо-фильных - около 37 °С. Вопрос о том, какой вариант лучше, еще не решен, и даже в Институте микробиологии существуют разные мнения. Возглавляющий это направление исследований академик АН Латвийской ССР М. Е. Бекер считает, что термофильный процесс эффективнее, а лаборатория биотехнических систем, которой руководит кандидат технических наук А. А. Упит, стоит за мезофильный. Но так или иначе, в нашем климате реактор большую часть года приходится подогревать. И если в жаркой Индии и Китае, где биогазовые установки насчитывают миллионами, такой проблемы не возникает, то в совхозе "Огре" на это уходит в среднем около половины биогаза, полученного за год. Это, естественно, ухудшает показатели экономической эффективности, если считать только по сэкономленному топливу. Но даже в таких условиях остающегося биогаза хватает, чтобы обеспечить треть энергетических потребностей фермы: тут и отопление, и горячая вода.
Конечно, картина получилась бы совершенно иная, если бы к энергетическому эффекту прибавить еще эффект экологический, переведя его в рубли. Но как это сделать, пока еще, кажется, не знает никто.
Во всяком случае, можно сказать одно: работников совхоза "Огре" результаты первого опыта вполне устраивают, и они намерены расширять дело. В этом году начнется строительство биогазовой установки для большого совхозного свинокомплекса - уже не на 2500, а на 20 000 голов. Ожидается, что эта установка, даже если считать только по газу, окупится за 5-6 лет. И гигантские навозохранилища, о которых говорилось в начале статьи, строить не придется.

ОТ ТПФ ДО СЕМЕЙНОГО БИОРЕАКТОРА

Переработка отходов животноводства - лишь одно из многих направлений исследований, которые ведутся в Институте микробиологии им. А. Кирхенштейна. Еще много интересного и поучительного увидел автор и в его лабораториях, и в хозяйствах - совхозе "Огре" и колхозе "Узвара", где опробуются институтские разработки. И обо всем собирался написать.
В первую очередь - о создаваемых здесь биотехнологических методах производства кормов. В том числе о прошедшей уже производственную проверку несложной, доступной любому хозяйству технологии получения кормового белка из травяного сока с минимальными затратами энергии. И об усовершенствовании процессов силосования и сенажирования, которое позволяет не просто консервировать корма, но и обогащать их питательными веществами. И об исследованиях по биоконверсии соломы и других богатых целлюлозой отходов. В общем, о всех направлениях, входящих в научно-техническую программу "Трансформация продуктов фотосинтеза" (сокращенно - "ТПФ"), которую вот уже больше десяти лет разрабатывает институт в сотрудничестве с многими научными учреждениями. Генеральная линия программы ТПФ - внедрение в агропромышленный комплекс не просто отдельных биотехнологических процессов, но целых биотехнических систем, что позволит в максимальной степени использовать растительное сырье, резко снизить затраты энергии в сельскохозяйственном производстве, сделать его экологически чистым и безотходным...
Но автор успел рассказать лишь об одной части этой программы, а отведенное ему место уже на исходе. Так что придется оставить все это до следующего случая.
Однако, заканчивая разговор о биогазе, нельзя не упомянуть хотя бы вкратце еще об одной идее, над которой работают в Институте микробиологии им. А. Кирхенштейна. Это концепция интегрированной системы переработки отходов и энергоснабжения жилого комплекса, а проще говоря, создания экологически замкнутого хозяйства, которое не будет загрязнять окружающую среду никакими отходами и к которому не нужно будет подводить ни электричества, ни газа: всю необходимую энергию дадут ему солнечный коллектор, тепловые насосы и, конечно же, биореактор, где будут перерабатываться канализационные стоки и отходы. До воплощения этой идеи в жизнь, правда, еще далеко, но архитектор М. Я. Лиепа уже подготовила несколько вариантов эскизного проекта такого экологического домика - получилось красиво...
А один из центральных элементов этой системы - "биореактор для семейной фермы", как его неофициально называют в институте,- уже сейчас может построить для себя каждый желающий. По просьбе редакции авторы идеи - сотрудники лаборатории биотехнических систем - рассказывают ниже о том, как это сделать.

Как построить биореактор

Биогазовая установка может быть создана в любом хозяйстве из местных, доступных материалов силами специалистов самого хозяйства.
Ферментация навоза идет в анаэробных (бескислородных) условиях при температуре 30- 55 °С (оптимально 40 °С). Длительность ферментации, обеспечивающая обеззараживание навоза, не менее 12 суток. Для анаэробной ферментации можно использовать как обычный, так и жидкий, бесподстилочный навоз, который легко подается в биореактор насосом.

При ферментации в навозе полностью сохраняются азот и фосфор. Масса навоза практически не изменяется, если не считать испаряемой воды, которая переходит в биогаз. Органическое вещество навоза разлагается на 30-40 %; деструкции подвергаются в основном легко разлагаемые соединения - жир, протеин, углеводы, а основные гумусообразующие компоненты - целлюлоза и лигнин - сохраняются полностью. Благодаря выделению метана и углекислого газа оптимизируется соотношение C/N. Доля аммиачного азота увеличивается. Реакция получаемого органического удобрения - щелочная (рН 7,2-7,8), что делает такое удобрение особенно ценным для кислых почв. По сравнению с удобрением, получаемым из навоза обычным способом, урожайность увеличивается на 10-15 %.
Получаемый биогаз плотностью 1,2 кг/м3 (0,93 плотности воздуха) имеет следующий состав (%): метан - 65, углекислый газ - 34, сопутствующие газы - до 1 (в том числе сероводород - до 0,1). Содержание метана может меняться в зависимости от состава субстрата и технологии в пределах 55-75 %. Содержание воды в биогазе при 40 °С - 50 г/м3; при охлаждении биогаза она конденсируется, и необходимо принять меры к удалению конденсата (осушка газа, прокладка труб с нужным уклоном и пр.).
Энергоемкость получаемого газа - 23 мДж/м3, или 5500 ккал/м3.

ОБОРУДОВАНИЕ

Основное оборудование биогазовой установки - герметически закрытая емкость с теплообменником (теплоноситель - вода, нагретая до 50-60 °С), устройства для ввода и вывода навоза и для отвода газа.
Так как на каждой ферме свои особенности удаления навоза, использования подстилочного материала, теплоснабжения, создать один типовой биореактор невозможно. Конструкция установки во многом определяется местными условиями, наличием материалов.
Для небольшой установки наиболее простое решение - использовать высвободившиеся топливные цистерны. Схема биореактора на базе стандартной топливной цистерны объемом 50 м3 показана на рисунке. Внутренние перегородки могут быть из металла или кирпича; их основная функция - направлять поток навоза и удлинить путь его внутри реактора, образуя систему сообщающихся сосудов. На схеме перегородки показаны условно; их число и размещение зависят От свойств навоза - от текучести, количества подстилки.
Биореактор из железобетона требует меньше металла, но более трудоемок в изготовлении. Чтобы определить объем биореактора, нужно исходить из количества навоза, которое зависит как от численности и массы животных, так и от способа его удаления: при смыве бесподстилочного навоза общее количество стоков увеличивается во много раз, что нежелательно, так как требует увеличения затрат энергии на подогрев. Если суточное количество стоков известно, нужный объем реактора можно определить, умножив это количество на 12 (поскольку 12 суток - минимальный срок выдержки навоза) и увеличив полученную величину на 10 % (так как реактор следует заполнять субстратом на 90 %).
Ориентировочная суточная производительность биореактора при загрузке навоза с содержанием сухого вещества 4-8 % - два объема газа на объем реактора: биореактор объемом 50 м3 будет давать в сутки 100 м3 биогаза.
Как правило, переработка бесподстилочного навоза от 10 голов крупного рогатого скота позволяет получить в сутки около 20 м3 биогаза, от 10 свиней - 1-3 м3, от 10 овец - 1 - 1,2 м3, от 10 кроликов - 0,4-0,6 м3. Тонна соломы дает 300 м" биогаза, тонна коммунально-бытовых отходов - 130 м:). (Потребность в газе односемейного дома, включая отопление и горячее водоснабжение, составляет в среднем 10 м3 в сутки, но может сильно колебаться в зависимости от качества теплоизоляции дома.)
Подогревать субстрат до 40°С можно различными способами. Удобнее всего использовать для этого газовые водонагреватель-ные аппараты АГВ-80 или АГВ-120, снабженные автоматикой для поддержания температуры теплоносителя. При питании аппарата получаемым биогазом (вместо природного газа) следует его отрегулировать, уменьшив подачу воздуха. Можно также использовать для подогрева субстрата ночную электроэнергию. Аккумулятором тепла в этом случае служит сам биореактор.
Для уменьшения потерь тепла биореактор необходимо тщательно теплоизолировать. Здесь возможны разные варианты: в частности, можно устроить вокруг него легкий каркас, заполненный стекловатой, нанести на реактор слой пено-полиуриетана и пр.
Давление газа, получаемого в биореакторе (100-300 мм вод. ст.), достаточно для его подачи на расстояние до нескольких сотен метров без газодувок или компрессоров.
При запуске биореактора необходимо заполнить его на 90 % объема субстратом и продержать не менее 12 суток, после чего можно подавать в реактор новые порции субстрата, извлекая соответствующие количества ферментированного продукта.

Примерные затраты материалов и средств (при использовании топливной цистерны объемом 50 м3)

Техническая документация, согласование 50 р.
Оборудование и материалы:
цистерна 1000 р.
насосы, фекальный или "навозный", для подачи. 3-5 м3 в сутки, 2 шт.
(один - резервный) 200 р.
трубопроводы диаметром 80-100 мм 100 р.
изоляционный материал 1000 р.
водонагреватели АГВ-80 или АГВ-120, 2 шт. 300 р.
Строительные и монтажные работы 1100 р.
Итого 3750 р.

Непредвиденные расходы (20 %) 750 р.
Общая стоимость 4500 р.
Эксплуатационные расходы (в год):
электроэнергия для работы насосов (2X5 кВт, 1 час в сутки, 1 коп. за 1 кВт-ч) ~ 40 р.
профилактический осмотр и обслуживание (1 день в месяц) - ~150 р.
Итого -190 р.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОГАЗА

Тепло, получаемое при сжигании биогаза, может быть использовано, кроме подогрева воды (отопление, горячее водоснабжение) и приготовления пищи, для отопления теплиц, а в летний период, когда биогаз в избытке, для сушки сена и других кормов или, при питании биогазом абсорбционного холодильника, для охлаждения сельскохозяйственной продукции, например молока. Можно также применять биогаз для выработки электроэнергии, но это менее выгодно.
Если несколько мелких ферм или индивидуальных хозяйств расположены поблизости друг от друга, целесообразно организовать централизованную переработку отходов и получаемый биогаз подавать на фермы или в хозяйства по трубопроводам.
Есть еще одно направление использования биогаза - утилизация углекислого газа, содержащегося в нем в количестве около 34 %. Извлекая углекислый газ путем отмывки (в отличие от метана он растворяется в воде), можно подавать его в теплицы, где он служит "воздушным удобрением", увеличивая продуктивность растений.

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

Биореактор объемом 50 м"! дает в сутки 100 м" биогаза, из которых на долю "товарного" газа, приходится в среднем около 70 м* (остальное идет на подогрев реактора), что составляет 25 тыс. м в год - количество, эквивалентное 16,75 т жидкого топлива общей стоимостью 1105 р.
Если капитальные вложения в строительство установки - 4500 р.- распределить на 15-летний срок ее эксплуатации и учесть эксплуатационные расходы (190 р. в год) и расходы на ремонт (1 % от стоимости оборудования - 26 р. в год), то экономия от замены биогазом жидкого топлива составит около 590 р. в год.
При таком подсчете не учитывается предотвращение загрязнения окружающей среды, а также увеличение урожайности в результате применения получаемого высококачественного удобрения.

ДОКУМЕНТАЦИЯ И СОГЛАСОВАНИЕ

Эскизную документацию на строительство биореактора специалисты хозяйства (инженер-механик, строитель, энергетик, электрик) могут подготовить за несколько дней. В документацию должны входить: технологическая схема, план размещения биореактора и теплогенератора, потоки энергии и продуктов, трубопроводы, схема подключения насоса и осветительной арматуры, калькуляция - смета расходов. На генплане хозяйства нужно показать основные трубопроводы, подъездные пути, громоотвод. Документацию необходимо согласовать с газовой инспекцией и пожарной охраной.

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

При эксплуатации биореактора необходимо соблюдать все действующие нормы и правила работы с установками для сжигания природного газа. Биогаз имеет более узкий предел взрываемости, чем природный газ,- от 6 до 12 % (вместо5-15 %). В документации следует предусмотреть вентиляцию, которая, согласно СН. 433-79, должна обеспечивать в помещении объемом до 300 м(восьмикратный обмен воздуха в час.

КОНСУЛЬТАЦИИ

Консультацию по составлению технической документации, строительству, пуску и эксплуатации биогазовой установки, а также по другим вопросам, здесь недостаточно полно освещенным, можно получить по адресу: 226067 Рига 67, Клейсты, ул. Кирхенштейна, 1, Институт микробиологии им. А. Кирхенштейна АН Латвийской ССР, лаборатория биотехнических систем; тел. 42-81-04.