Как получить биогаз из навоза: технология и устройство установки по производству. Как перерабатывают навоз и какие продукты получают на выходе

РЕГЛАМЕНТ ПРИМЕНЕНИЯ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОГО ПРЕПАРАТА "ТаМирЭМ" В ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ КОМПЛЕКСАХ КРС С ЦЕЛЬЮ УСТРАНЕНИЯ НЕПРИЯТНЫХ ВРЕДНЫХ ЗАПАХОВ И ПЕРЕРАБОТКИ НАВОЗА.

Область применения	Разве- дение	Расход раствора препарата	Способ, сроки и результаты применения препарата
Устранение вредных неприятных запахов в помещениях КРС в присутствии животных		10л на 20м 2	1 раз в 7 дней (до устранения запаха).Опрыскивать 2 раза в месяц.
Внесение в места скопления навоза карты, базы и др.			2 раза в месяц.Устранение неприятных вредных запахов при ферментации навоза.
Компостирование свежего навоза			Равномерно внести раствор препарата.Получение эффективного органического удобрения через 30-40 дней.
Компостирование лежалого навоза			Равномерно внести раствор препарата в компостируемую массу,обеспечив влажность 70%.Компостирование навоза через 40-60 дней.
Обработка подстилки КРС			1 раз в 7 дней.Устранение запахов и одновременная ферментация навоза.

ОБРАБОТКА МИКРООРГАНИЗМАМИ ПРЕПАРАТА «ТаМирЭМ» МЕСТ СКОПЛЕНИЯ И ХРАНЕНИЯ НАВОЗА КРС ДЛЯ УСКОРЕННОЙ ПЕРЕРАБОТКИ И УСТРАНЕНИЯ НЕПРИЯТНЫХ ВРЕДНЫХ ЗАПАХОВ.

Перемешать 1 л препарата "ТаМирЭМ

Равномерно распределить 10 л рабочего раствора на 20 м 2 поверхности.

• два раза в месяц в присутствии животных с помощью опрыскивателя или моечногонасоса равномерно опрыскиваютсяповерхности стен, пола, перегородок, скребков, шнеков.
• Равномерно обрабатываются места скопления навоза и сам навоз.
• Рабочий раствор должен быть израсходован в течение суток.
• Допускается попадание рабочего раствора препарата на животных и корм.
• через 7- 10 дней с начала обработки исчезают вредные неприятные запахи.
• Обработку желательно проводить в закрытом помещении.

Обработка навоза на площадках компостирования или в навозохранилищах.

Перемешать 1 л препарата "ТаМирЭМ " в 9 л питьевой воды (температура 20- 25 о С).

Норма расхода рабочего раствора - 10 л на 4 т навоза.

• два раза в месяц равномерно с помощью моечного насоса или ДУКа обработать навоз.
• Препарат "ТаМирЭМ " вносится по мере заполнения емкости для хранениянавоза, при этом необходимо обеспечить равномерность внесения препарата.
• Ферментация навоза происходит за 30-40 дней после начала обработкиприположительных температурах

Технология переработки навоза крупного рогатого скота препаратом «ТаМирЭМ »

С.Н. Буршина, С.В. Генералов, Е.В. Полукаров, Ю.В. Андреева

ФГОУ ВПО "Саратовский ГАУ" имени Н.И. Вавилова

Целью настоящего исследования являлось изучение влияния биопрепарата «ТаМирЭМ » на трансформацию навоза крупного рогатого скота.

Экспериментальная часть работы выполнена на базе кафедры биотехнологии, органической и биологической химии института ветеринарной медицины и биотехнологии Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И.Вавилова.

Материалом исследования являлся навоз, взятый в животноводческом комплексе «Трудовое» Марксовского района Саратовской области от коров черно-пестрой породы третьей лактации, содержащихся на стандартном рационе.

Часть навоза (первая опытная партия) обрабатывали биопрепаратом «ТаМирЭМ » в соотношении 1:10 (на десять частей навоза - одна часть препарата), часть - в соотношении 1:100 (вторая опытная партия). После внесения препарата навоз тщательно перемешивали. Контролем служил навоз без обработки препаратом «ТаМирЭМ ». Затем через определенные промежутки времени (10, 20, 30 и 40 дней) проводили физико-химический анализ навоза.

Известно, что навоз крупного рогатого скота содержит определенный процент непереваренных кормов. Одним из основных компонентов растительных кормов является клетчатка (целлюлоза). Этот полисахарид не подвергается расщеплению в кишечнике человека, однако, микрофлора желудочно-кишечного тракта крупного рогатого скота в значительной степени расщепляет клетчатку, переводит ее в легкоусвояемые соединения.

Согласно нашим данным, в навозе коров содержится 17,85 ± 0,42 % клетчатки. За 40 дней эксперимента во всех партиях происходит снижение содержания клетчатки. Однако в контроле это снижение составляет 7,3% (16,55 ± 1,30%; Р > 0,05), в то время как в опытных партиях эффективные микроорганизмы действительно эффективно перерабатывают клетчатку.

Так, в первой опытной партии через 20 дней после начала ферментации это снижение составило 7,7% (16,47 ± 1,48%; Р > 0,05), а к 40-му дню - 17,4% (14,74 ± 1,32%; Р < 0,05), по сравнению с исходным уровнем. К концу ферментации различия между контрольной и опытными партиями составили в среднем 11 - 12% (Р < 0,05).

Поскольку в нашей работе речь идет о получении биоудобрения, немаловажным является изучение содержания таких минеральных компонентов, как азот и фосфор.

Изначальный уровень азота в навозе составил 2,49 ± 0,29%. К 40-му дню наблюдения отмечали незначительную тенденцию к повышению данного показателя. Наиболее выражена она была во второй опытной партии (1:100): содержание азота, по сравнению с исходными данными, здесь увеличилась на 17,5% и составило 2,89 ± 0,31%. В первой опытной партии к концу периода наблюдения этот показатель составил 2,84 ± 0,42 (12,9%), а в контроле - 2,66 ± 0,45 (6,8%). Разница между контрольной и опытными партиями к концу периода наблюдения составила 6,8 - 8,6% в пользу опытных партий.

Интересные результаты получены нами при определении фосфора. Как установлено, исходный уровень фосфора в навозе был 0,53 ± 0,03% . Через 20 дней от начала ферментации в контроле содержание фосфора несколько уменьшилось и составило 0,45 ± 0,05% (Р > 0,05), а в опытных партиях - 0,50 ± 0,06 (1:10) и 0,52 ± 0,06%. Таким образом, на двадцатый день ферментации содержание фосфора в опытных партиях было соответственно на 11,1 и 15,6% выше, чем в контрольной.

Через 40 дней от начала ферментации уровень фосфора в контрольной партии навоза составил 0,56 ± 0,04%, в то время как в первой опытной партии - 0,66 ± 0,09%, а во второй - 1,03 ± 0,04%, что соответственно на 24,5 (Р > 0,05) и 83,9% (Р < 0,05) выше, чем в контроле.

Возможно, полученные нами данные связаны с ростом популяции эффективных микроорганизмов, накоплением фосфорсодержащих макроэргических соединений.

Таким образом, нами выявлено определенное влияние биопрепарата «ТаМирЭМ » на физико-химические показатели навоза. Следует отметить снижение уровня клетчатки, повышение фосфора и тенденцию к повышению содержания азота в навозе. Полученные данные свидетельствуют, о том что под действием микроорганизмов биопрепарата «ТаМирЭМ » идет более быстрая переработка трудноразлагаемых непереваренных остатков, в результате чего получаем биоудобрение.

Свиной навоз считается прекрасным удобрением. Смешиваясь с почвой, он образует плодородный слой, богатый полезными микроэлементами и минералами, однако из-за резкого запаха с ним достаточно трудно работать. Поэтому на свиноводческих хозяйствах остро встает вопрос об его грамотной утилизации.

Переработка и утилизация навоза: правила и специфика

Кроме этого, применяют и другие более современные способы переработки:

• гранулирование - идеально подходит для утилизации навоза свиней, КРС и птичьего помета. Полученный материал применяется для любых видов почв, прекрасно растворяется даже в небольшом количестве воды и полностью безопасен;
• вермикомпостирование - представляет собой ту же технологию, но с использованием червей, которые перерабатывают почву и тем самым обогащают сырье;
• бактериальная - современный способ утилизации навоза КРС, заключающийся в создании специальных условий для размножения бактерий. Они помогают сохранить все полезные микроэлементы и вещества, а также удаляют неприятный запах;
• пиролиз - позволяет разложить сырье на составляющие: газ, твердые и жидкие продукты, которые используются в качестве генераторного топлива для получения электроэнергии. При правильной очистке и доработке такое топливо может использоваться в различных моторах;
• инсинерация - переработка материала в специальных установках путем сжигания с последующей очисткой произведенного газа.

Все более популярным способом утилизации свиного навоза является превращение его в биогаз. Полученные таким образом топливо и удобрения позволяют окупить затраты на работу установки и получить качественный материал для увеличения плодородности почвы. Процесс заключается в гниении и брожении сырья без доступа кислорода, в результате чего образуется газовая смесь метана и углекислого газа, которую можно использовать для отопления хозяйственных помещений. Таким образом, установка по получению биогаза выгодна в первую очередь для крупных фермерских хозяйств.

Менее популярными способами переработки являются захоронения материала в скотомогильниках и на специально оборудованных полигонах.

Эти и другие варианты уничтожения сырья регламентируются «Ветеринарно-санитарными правилами сбора, утилизации и уничтожения биологических отходов» от 4 декабря 1995 г. №13-7-2/469.

Быстрая и качественная утилизация свиного навоза от компании «ЭКОУМВЕЛЬТ»

Компания «ЭКОУМВЕЛЬТ» осуществляет вывоз навоза и его утилизацию в короткие сроки по самым доступным ценам в полном соответствии с нормативными актами. Мы предоставляем все необходимые документы, подтверждающие соответствие выполненной работы санитарным нормам.

Кроме того, мы располагаем новейшим автопарком техники, которая позволяет оперативно произвести сбор и транспортировку отходов к месту их уничтожения или переработки.

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.

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.