Об эффективности использования навоза и продуктов его переработки

Экономическая эффективность производственных процессов, это, как известно, относительный показатель, характеризующий отношение полученных результатов хозяйственной деятельности (обычно чистая прибыль) и понесенных при этом текущих затрат (себестоимости), т.е. это рентабельность производства.

Факторы, оказывающие влияние на эффективность сельского хозяйства многочисленны и разнообразны. Одни из них зависят от деятельности кон- кретных коллективов сельскохозяйственных предприятий, другие связаны с технологией и организацией производства, использованием производственных ресурсов, внедрением достижений научно-технического прогресса [1, с. 49].

На различных фермах различная доступность к материальным и природным ресурсам и варьируются подходы к переработке навоза. Причины, по которым переработка навоза на животноводческих фермах приобретает всё большую популярность, поскольку сегодня экономическая эффективность сельскохозяйственного производства в значительной мере определяется факторами и условиями организации безотходного, низкоматериалоемкого и экономного использования всех факторов производства [2, с. 120].

Помимо устранения вредоносного влияния не окружающую среду и распространение неприятного запаха на всю округу, можно выделить следующие преимущества переработки навоза на животноводческих фермах:

уменьшение массы: меньшее количество сырья для транспортировки на посевные земли и меньшее уплотнение почвы;

уменьшение нутриентов (питательных веществ): меньшее количество нутриентов означает, что для разбрасывания отделённых жидкостей от навоза нужна меньшая площадь посевных земель;

контроль вредоносных микроорганизмов: уменьшение уровня патогенов в навозе уменьшает риски для здоровья;

продажа побочных продуктов переработки навоза, таких как энергия, компост или материал для подстилки, могут помочь оплатить расходы на переработку или даже получать дополнительный доход.

Существуют следующие основные способы переработки навоза [ 3 ] :

• 1.    Компостирование зарекомендовало себя как хорошая система для контроля твёрдого навоза.

• 2.    Разделение жидкого и твёрдого навоза для более выгодного дальнейшего использования на фермах.

• 3.    Анаэробная переработка: выделяется метан, который может быть использован в двигателе-генераторе для производства электроэнергии и тепла.

• 4.    Лагуны для биологической переработки: разлагает сухое вещество также как и при анаэробной переработке, только за более длительные сроки.

Для выделения из навоза посторонних включений, неизмельченных стеблей сена и соломы и т. п., в некоторых случаях целесообразно разделять навоз на твердую и жидкую фракции.

Это нужно, например, при содержании животных в заглубленных боксах с использованием соломенных «матрацев», поскольку разделение получаемого полужидкого навоза позволит повысить надежность работы насосов, облегчит его перемешивание в хранилищах и предотвратит забивание рабочих органов машин для внесения. Как отмечалось, простое выдерживание навоза в хранилищах не обеспечивает его стерилизации от болезнетворной микрофлоры, яиц гельминтов и семян сорных растений. Вместе с тем при длительном хранении жидкого и полужидкого навоза яйца гельминтов и часть семян сорняков выпадают в осадок. Его разделение позволяет выделить их в твердую фракцию и затем обезвредить путем компостирования. Разделение массы, сброженной и стерилизованной в метантенках, позволяет получить осветленную жидкую фракцию, что может облегчить ее использование в системах полива и подкормки растений в сооружениях защищенного грунта.

Твердую фракцию, получаемую при разделении навоза и продуктов его обработки, можно использовать как внутри хозяйства, так и реализовать садоводам-любителям, что позволит получить дополнительный доход. Предлагаемое некоторыми специалистами использование твердой фракции в качестве подстилки возможно только в том случае, если ее влажность не превышает 35-40%, что требует больших затрат энергии на удаление избыточной влаги. Кроме того, такой способ использования твердой фракции ветеринары считают небезопасным с санитарной точки зрения.

Соотношение между количеством твердой и жидкой фракций зависит от исходной влажности навоза Wн и эффективности Э выделения из него сухого вещества применяемым для разделения способом или устройством, а также от влажности получаемой твердой фракции Wtb [ 4 ] .

Например, при влажности исходного полужидкого навоза Wн = 92% и эффективности выделения Э = 45% из одной тонны навоза в твердую фракцию будет выделено сухого вещества:

Sтв = [1000(100 - 92) ∙ 0.45]/100 = 36 кг.

Если при этом влажность твердой фракции составит Wтв = 82%, то ее количество:

Qтв = 100Sтв/(100 — Wтв) = 3600/18 = 200 кг,

• т. е. 20% от количества исходного навоза.

Количество жидкой фракции соответственно составит:

Qж = Qисх — Qтв = 1000 — 200 = 800 кг,

• т. е. 80% исходной массы.

Количество сухого вещества, оставшегося в жидкой фракции:

Sж = Sисх — Sтв = 10 ∙ (100 — Wн) — Sтв;

Sж = 10 ∙ (100 — 92) — 36 = 44 кг.

Относительную влажность жидкой фракции можно найти из формулы:

Wж = 100(Qж — Sж)/Qж = 100 ∙ (800 — 44)/800 = 94,5%.

По сравнению с исходным навозом относительная влажность жидкой фракции увеличилась на 2,5%, а ее количество уменьшилось на 20%.

Если считать, что эффективность разделения и влажность твердой фракции не зависят от влажности исходного навоза, то при его влажности 90% выход твердой фракции составит 25%, а при 95% — всего 12,5% от исходного количества навоза.

Таким образом, между количеством твердой фракции и влажностью разделяемого навоза существует линейная, обратно пропорциональная зависимость. В действительности эта зависимость сложнее, так как даже при раз- делении на одной и той же установке с изменением исходной влажности разделяемой массы изменяется и эффективность разделения, и влажность твердой фракции. Эти показатели зависят еще и от производительности установки.

Как видим, количество жидкой фракции, получаемой после разделения, по сравнению с количеством исходной массы уменьшается незначительно, особенно для жидкого навоза и стоков высокой влажности. Незначительно уменьшается также и объем хранилищ для жидкой фракции, а следовательно, и их стоимость. В связи с этим разделение рационально для полужидкого навоза влажностью до 92%.

Разделение навоза, продуктов его переработки и навозных стоков производят гравитационным методом в вертикальных или горизонтальных отстойниках, с помощью механических средств или комбинированным способом, сочетая отстаивание и механические средства. Для механического разделения навоза КРС применяют виброгрохоты, фильтрующие или осадительные центрифуги и фильтр-прессы.

По результатам исследований при разделении жидкого навоза на виброгрохоте типа ГБН-100 с отверстиями сит 1-2 мм влажность твердой фракции составляет 88%, что существенно выше, чем допускается для обеззараживания ее методом компостирования. Поэтому виброгрохоты обычно применяют только для отделения посторонних включений и предварительного разделения массы. Более рационально использовать виброгрохот в комплекте с пресс-фильтром, например ПЖН-68А. Производительность такого комплекта при разделении навоза влажностью 88-98% составляет 75-150 м3/ч, эффективность выделения взвешенных веществ в твердую фракцию – 20-25% , влажность твердой фракции - 75% [ 4 ] .

Для реализации технологии разделения жидкого навоза на фракции ВНИИМЖ разработал комплект оборудования, включающий насос для подачи исходного навоза НЦВ-2М, фильтрующую центрифугу ЦН-Ф-50 (УОН-Ф-

835), транспортер для подачи твердой фракции на площадку временного хранения и насос НЦИ-Ф-100/30 для перекачки жидкой фракции в хранилище или в машины для транспортировки и внесения ее на поля.

Эффективность разделения жидкого навоза и стоков влажностью 98% на центрифугах УОН-Ф-835 и ЦН-Ф-50 составляет 45%, влажность твердой фракции – 82%.

Кроме отечественных установок дилеры зарубежных фирм предлагают установки и оборудование для разделения навоза разной производительности и эффективности разделения.

Важно отметить, что разделение навоза на фракции не является обязательной операцией его обработки. В каждом конкретном случае целесообразность и эффективность применения разделения следует определять с учетом состава и влажности навоза, общей технологической схемы его обработки и использования, возможностей реализации твердой фракции и других условий. Особую значимость обозначенные вопросы приобретают в анализе устойчивого экономического развития сельскохозяйственной деятельности крупных предприятий и агрохолдингов [ 5 ] .